CN104357757A - 一种青铜阀门耐摩擦合金涂层及其涂覆工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种青铜阀门耐摩擦合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5-0.6%，Mn：0.3-0.6%，Cr：16-18%，Ni：21-23%，Cu：0.8-1.0%，Mo：0.36-0.40%，W：0.22-0.25%，B：0.35-0.55%，Mg：0.05-0.08%，V：0.46-0.50%，Nb：0.025-0.030%，其余为Fe和微量杂质，本发明还公开了一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺；本发明不仅提高了青铜阀门的抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，而且使用寿命长，降低了成本，并且提高了耐高温能力。

Description

一种青铜阀门耐摩擦合金涂层及其涂覆工艺
技术领域
本发明涉及青铜阀门耐摩擦合金涂层，具体的说是一种青铜阀门耐摩擦合金涂层及其涂覆工艺。
背景技术
目前阀门的运用在很多领域起到关键的作用，由于铜阀门具有耐腐蚀性强，铜阀门运用广泛，但是铜阀门也存在缺陷，如：使用寿命短，耐磨擦能力低，耐高温性能差等，针对这些缺陷，本发明提出了一种青铜阀门耐摩擦合金涂层及其涂覆工艺，提高铜阀门的耐摩擦能力和耐高温能力，增加使用寿命，降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种青铜阀门耐摩擦合金涂层及其涂覆工艺，不仅提高了抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，而且使用寿命长，降低了成本，并且提高了耐高温能力。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种青铜阀门耐摩擦合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5-0.6%，Mn：0.3-0.6%，Cr：16-18%，Ni：21-23%，Cu：0.8-1.0%，Mo：0.36-0.40%，W：0.22-0.25%，B：0.35-0.55%，Mg：0.05-0.08%，V：0.46-0.50%，Nb：0.025-0.030%，其余为Fe和微量杂质；
加入Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入W元素，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入Nb元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cu元素，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，并且能使涂层很好的吸附在各部件得表面上成为一体，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力；
通过在涂层中加入微量元素来形成一种与阀门部件紧密贴合合金涂层，提高了阀门的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温能力，增加了各个部件的使用寿命，节约成本。
本发明还提供了一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，该涂覆工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：首先将青铜阀门的各个部件采用超声波清洗，然后再放入温水浸泡，水温为45-60℃，浸泡时间为15-30min，然后取出干燥处理；
步骤（2）：配置合金涂层，并将青铜阀门的各个部件依次放入喷涂设备中进行第一次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.02-0.04mm，然后放入中频炉中将温度提升到500-530℃，保温3-5h，然后空冷以5-15℃/s速度降至室温温度；
步骤（3）：完成步骤（2）后将部件再次放入喷涂设备中进行第二次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.03-0.05mm，然后放入中频炉中将温度提升到600-620℃，保温3-4h，然后先用油冷，以10-16℃/s速度降至400-430℃，再水冷以5-10℃/s冷却速度降至室温；
步骤（4）：将部件放入高频炉中加热，以15-20℃/s的加热速度加热到880-900℃，保温2-3h，然后空冷至室温；
步骤（5）：去除表面氧化皮等异物，然后进入组装工序；
通过合理的热处理工艺，能细化晶粒，使晶粒分布均匀，并且通过两次喷涂，每次喷涂后放入中频炉加热，细化晶粒，使涂层紧密的贴合在其表面，提高其耐磨擦能力，增加其使用寿命，并且涂层厚度适中，不影响安装尺寸，该工艺中使用油冷、水冷和风冷相结合方法，使表面形成致密的涂层，提高表面的强度和耐摩擦能力，并且提高其抗高温的能力。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Mn：0.3%，Cr：16%，Ni：21%，Cu：0.8%，Mo：0.36%，W：0.22%，B：0.35%，Mg：0.05%，V：0.46%，Nb：0.025%，其余为Fe和微量杂质。
前述的能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.6%，Mn：0.6%，Cr：18%，Ni：23%，Cu：1.0%，Mo：0.40%，W：0.25%，B：0.55%，Mg：0.08%，V：0.50%，Nb：0.030%，其余为Fe和微量杂质。
前述的能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.4%，Mn：0.5%，Cr：17%，Ni：22%，Cu：0.9%，Mo：0.38%，W：0.23%，B：0.39%，Mg：0.07%，V：0.48%，Nb：0.028%，其余为Fe和微量杂质。
前述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，步骤（1）中温水浸泡的水温为45℃，浸泡时间为15min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.02mm，中频炉中温度提升到500℃，保温3h，随后空冷速度为5℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.03mm，中频炉中温度提升到600℃，保温3h，随后油冷速度为10℃/s并降至400℃，再以5℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以15℃/s的加热速度加热到880℃，保温2h，然后空冷至室温。
前述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，步骤（1）中温水浸泡的水温为50℃，浸泡时间为20min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.03mm，中频炉中将温度提升到520℃，保温4h，随后空冷速度为11℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.04mm，中频炉中将温度提升到610℃，保温3.5h，随后油冷速度为13℃/s并降至420℃，再以8℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以18℃/s的加热速度加热到890℃，保温2.5h，然后空冷至室温。
前述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，步骤（1）中温水浸泡的水温为60℃，浸泡时间为30min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.04mm，中频炉中将温度提升到530℃，保温5h，随后空冷速度为15℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.05mm，中频炉中将温度提升到620℃，保温4h，随后油冷速度为16℃/s并降至430℃，再以10℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以20℃/s的加热速度加热到900℃，保温3h，然后空冷至室温。
本发明的有益效果是：本发明中加入Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入W元素，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入Nb元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cu元素，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，并且能使涂层很好的吸附在各部件得表面上成为一体，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力；
通过在涂层中加入微量元素来形成一种与阀门部件紧密贴合合金涂层，提高了阀门的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温能力，增加了各个部件的使用寿命，节约成本；
通过合理的热处理工艺，能细化晶粒，使晶粒分布均匀，并且通过两次喷涂，每次喷涂后放入中频炉加热，细化晶粒，使涂层紧密的贴合在其表面，提高其耐磨擦能力，增加其使用寿命，并且涂层厚度适中，不影响安装尺寸，该工艺中使用油冷、水冷和风冷相结合方法，使表面形成致密的涂层，提高表面的强度和耐摩擦能力，并且提高其抗高温的能力。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供的一种能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Mn：0.3%，Cr：16%，Ni：21%，Cu：0.8%，Mo：0.36%，W：0.22%，B：0.35%，Mg：0.05%，V：0.46%，Nb：0.025%，其余为Fe和微量杂质；本实施例还提供一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺：
步骤（1）：首先将青铜阀门的各个部件采用超声波清洗，然后再放入温水浸泡，水温为45℃，浸泡时间为15min，然后取出干燥处理；
步骤（2）：配置合金涂层，并将青铜阀门的各个部件依次放入喷涂设备中进行第一次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.02mm，然后放入中频炉中将温度提升到500℃，保温3h，然后空冷以5℃/s速度降至室温温度；
步骤（3）：完成步骤（2）后将部件再次放入喷涂设备中进行第二次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.03mm，然后放入中频炉中将温度提升到600℃，保温3h，然后先用油冷，以10℃/s速度降至400℃，再水冷以5℃/s冷却速度降至室温；
步骤（4）：将部件放入高频炉中加热，以15℃/s的加热速度加热到880℃，保温2h，然后空冷至室温；
步骤（5）：去除表面氧化皮等异物，然后进入组装工序。
实施例2
本实施例提供的一种能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.6%，Mn：0.6%，Cr：18%，Ni：23%，Cu：1.0%，Mo：0.40%，W：0.25%，B：0.55%，Mg：0.08%，V：0.50%，Nb：0.030%，其余为Fe和微量杂质；本实施例还提供一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺：
步骤（1）：首先将青铜阀门的各个部件采用超声波清洗，然后再放入温水浸泡，水温为50℃，浸泡时间为20min，然后取出干燥处理；
步骤（2）：配置合金涂层，并将青铜阀门的各个部件依次放入喷涂设备中进行第一次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.03mm，然后放入中频炉中将温度提升到520℃，保温4h，然后空冷以11℃/s速度降至室温温度；
步骤（3）：完成步骤（2）后将部件再次放入喷涂设备中进行第二次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.04mm，然后放入中频炉中将温度提升到610℃，保温3.5h，然后先用油冷，以13℃/s速度降至420℃，再水冷以8℃/s冷却速度降至室温；
步骤（4）：将部件放入高频炉中加热，以18℃/s的加热速度加热到890℃，保温2.5h，然后空冷至室温；
步骤（5）：去除表面氧化皮等异物，然后进入组装工序。
实施例3
本实施例提供的一种能提高青铜阀门耐摩擦的合金涂层，合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.4%，Mn：0.5%，Cr：17%，Ni：22%，Cu：0.9%，Mo：0.38%，W：0.23%，B：0.39%，Mg：0.07%，V：0.48%，Nb：0.028%，其余为Fe和微量杂质；本实施例还提供一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺：
步骤（1）：首先将青铜阀门的各个部件采用超声波清洗，然后再放入温水浸泡，水温为60℃，浸泡时间为30min，然后取出干燥处理；
步骤（2）：配置合金涂层，并将青铜阀门的各个部件依次放入喷涂设备中进行第一次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.04mm，然后放入中频炉中将温度提升到530℃，保温5h，然后空冷以15℃/s速度降至室温温度；
步骤（3）：完成步骤（2）后将部件再次放入喷涂设备中进行第二次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.05mm，然后放入中频炉中将温度提升到620℃，保温4h，然后先用油冷，以16℃/s速度降至430℃，再水冷以10℃/s冷却速度降至室温；
步骤（4）：将部件放入高频炉中加热，以20℃/s的加热速度加热到900℃，保温3h，然后空冷至室温；
步骤（5）：去除表面氧化皮等异物，然后进入组装工序。
这样通过本发明的技术方案，不仅提高了抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，而且使用寿命长，降低了成本，并且提高了耐高温能力。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种青铜阀门耐摩擦合金涂层，其特征在于：所述合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5-0.6%，Mn：0.3-0.6%，Cr：16-18%，Ni：21-23%，Cu：0.8-1.0%，Mo：0.36-0.40%，W：0.22-0.25%，B：0.35-0.55%，Mg：0.05-0.08%，V：0.46-0.50%，Nb：0.025-0.030%，其余为Fe和微量杂质。
2.根据权利要求1所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层，其特征在于：所述合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Mn：0.3%，Cr：16%，Ni：21%，Cu：0.8%，Mo：0.36%，W：0.22%，B：0.35%，Mg：0.05%，V：0.46%，Nb：0.025%，其余为Fe和微量杂质。
3.根据权利要求1所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层，其特征在于：所述合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.6%，Mn：0.6%，Cr：18%，Ni：23%，Cu：1.0%，Mo：0.40%，W：0.25%，B：0.55%，Mg：0.08%，V：0.50%，Nb：0.030%，其余为Fe和微量杂质。
4.根据权利要求1所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层，其特征在于：所述合金涂层的化学成分的质量百分比为：C：0.4%，Mn：0.5%，Cr：17%，Ni：22%，Cu：0.9%，Mo：0.38%，W：0.23%，B：0.39%，Mg：0.07%，V：0.48%，Nb：0.028%，其余为Fe和微量杂质。
5.一种青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，其特征在于：该涂覆工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：首先将青铜阀门的各个部件采用超声波清洗，然后再放入温水浸泡，水温为45-60℃，浸泡时间为15-30min，然后取出干燥处理；
步骤（2）：配置合金涂层，并将青铜阀门的各个部件依次放入喷涂设备中进行第一次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.02-0.04mm，然后放入中频炉中将温度提升到500-530℃，保温3-5h，然后空冷以5-15℃/s速度降至室温温度；
步骤（3）：完成步骤（2）后将部件再次放入喷涂设备中进行第二次喷涂，部件表面喷涂的厚度为0.03-0.05mm，然后放入中频炉中将温度提升到600-620℃，保温3-4h，然后先用油冷，以10-16℃/s速度降至400-430℃，再水冷以5-10℃/s冷却速度降至室温；
步骤（4）：将部件放入高频炉中加热，以15-20℃/s的加热速度加热到880-900℃，保温2-3h，然后空冷至室温；
步骤（5）：去除表面氧化皮等异物，然后进入组装工序。
6.根据权利要求5所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，其特征在于：
步骤（1）中温水浸泡的水温为45℃，浸泡时间为15min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.02mm，中频炉中温度提升到500℃，保温3h，随后空冷速度为5℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.03mm，中频炉中温度提升到600℃，保温3h，随后油冷速度为10℃/s并降至400℃，再以5℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以15℃/s的加热速度加热到880℃，保温2h，然后空冷至室温。
7.根据权利要求5所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，其特征在于：
步骤（1）中温水浸泡的水温为50℃，浸泡时间为20min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.03mm，中频炉中将温度提升到520℃，保温4h，随后空冷速度为11℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.04mm，中频炉中将温度提升到610℃，保温3.5h，随后油冷速度为13℃/s并降至420℃，再以8℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以18℃/s的加热速度加热到890℃，保温2.5h，然后空冷至室温。
8.根据权利要求5所述的青铜阀门耐摩擦合金涂层的涂覆工艺，其特征在于：该涂覆工艺按以下步骤进行：
步骤（1）中温水浸泡的水温为60℃，浸泡时间为30min；步骤（2）中部件表面喷涂的厚度为0.04mm，中频炉中将温度提升到530℃，保温5h，随后空冷速度为15℃/s；步骤（3）中部件表面喷涂的厚度为0.05mm，中频炉中将温度提升到620℃，保温4h，随后油冷速度为16℃/s并降至430℃，再以10℃/s的速度水冷至室温；步骤（4）中高频炉以20℃/s的加热速度加热到900℃，保温3h，然后空冷至室温。
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