[发明专利]一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物覆层制备方法

说明书

本发明公开了一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物覆层制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1，将阀体及阀座摆放在耐热钢罐中，然后用含硼元素的粉体介质将阀球及阀座完全覆盖；S2，将装有零件和粉体介质的渗罐置于真空气氛加热炉中；S3，将加热炉预抽真空，然后通入氮气；S4，将加热炉升温至800～950℃保持5～10h，使粉体介质受热分解出活性硼原子，活性硼原子在此温度下经扩散渗入不锈钢表面形成硬质硼化物层。本发明制得的硼化物硬质合金覆层，系由Fe2B和少量Ni2B组成，由于Fe2B和Ni2B具有相同的体心四方结构，因此它们可以互溶形成单相固溶体，这种单相硼化物层韧性好，且与不锈钢基体结合牢固，具有很高的抗剥落性能和抗疲劳强度。

技术领域

本发明涉及一种高耐磨硼化物覆层制备方法，具体为一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物覆层制备方法。

背景技术

在工业自动化过程控制的管道流体控制中，阀门作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金等众多领域中得到广泛地应用。在火力发电厂、石油化工、煤化工等领域的高粘性流体、带粉尘及固体颗粒物的混合流体、强腐蚀流体等介质中，阀门密封面需要采用金属硬密封，以解决在恶劣工况下阀门易磨损、频繁更换的问题。

金属硬密封阀门的阀体和阀座材料一般都选择不锈钢这类耐腐蚀材料，否则密封面容易被介质腐蚀，发生硬化层脱落，影响球阀寿命。另外针对不同的阀体及阀座材料，密封面的硬化工艺以及表面硬度，则决定了密封的可靠性和使用寿命。

目前市场上已知的阀门技术中，硬密封的硬化工艺主要有以下几种：

(1)表面堆焊硬质合金，硬度可达60HRC以上。但堆焊层凸凹不平严重，后续研磨加工困难，生产效率低，且大面积堆焊易使零件产生变形，目前此工艺使用较少。

(2)表面镀硬铬，硬度可达40～55HRC，厚度0.07～0.10mm。镀铬层硬度较高、耐磨、耐蚀并易于研磨抛光，工艺相对简单，成本较低。但硬铬镀层的硬度在温度升高时会因其内应力的释放而迅速降低，其工作温度不能高于430℃。另外镀铬层与基材结合力低，易发生脱落。

(3)表面渗氮，普通渗氮处理后表面硬度可达50～60HRC，渗氮层厚度0.20～0.40mm，渗氮硬化工艺由于耐腐蚀性较差，不能在化工强腐蚀等领域使用。低温渗氮处理的不锈钢球阀，表面硬度可达60～70HRC，耐腐蚀性保持不变，但渗氮层厚度只有0.02～0.05mm，不能满足抗磨粒磨损的工况要求。

(4)表面热喷涂及喷焊工艺，硬度可达60～70HRC，与基体结合强度较高。但热喷涂或喷焊后的表面粗糙度较差，后续研磨处理工艺难度大，成本高。

上述各种硬化工艺方法处理的不锈钢阀门硬密封面，硬度最高也很难达到72HRC，在含高硬度固体颗粒物的流体介质环境下，现有硬化工艺仍然无法满足阀门的抗磨粒磨损和抗冲蚀需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是市场上现有的硬化工艺方法处理的不锈钢阀门硬密封面，硬度最高也很难达到72HRC，在含高硬度固体颗粒物的流体介质环境下，现有硬化工艺仍然无法满足阀门的抗磨粒磨损和抗冲蚀需求的缺陷，提供一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物覆层制备方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物覆层制备方法，所述硼化物硬质合金覆层是采用扩散渗透法制备，其制备方法包括以下步骤：

S1，将阀体及阀座摆放在耐热钢罐中，然后用含硼元素的粉体介质将阀球及阀座完全覆盖；

S2，将装有零件和粉体介质的渗罐置于真空气氛加热炉中；

S3，将加热炉预抽真空，然后通入氮气；