[发明专利]一种高温耐磨阀门类细长工件的表面强化方法

说明书

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种高温耐磨阀门类细长工件的表面强化方法，所述高温耐磨阀门类工件包括细长阀杆部和阀头部，所述细长阀杆部具有与密封件滑动密封配合的第一表面；所述阀头部具有与含内孔机座滑动密封配合的第二表面；所述表面强化方法包括以下步骤：(1)在第一表面采用超音速火焰喷涂工艺喷涂金属陶瓷涂层；(2)在第二表面采用等离子堆焊工艺喷焊高温耐磨喷焊层。本发明基于同一工件、不同部位，采用两种工艺等离子堆焊与热喷涂联用，不同工艺之间不受干扰和制约，表面强化处理后的高温耐磨阀门类细长工件具有较高的硬度，各项指标都符合技术要求。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种有较大细长比的高温耐磨阀门类细长工件的表面强化方法。

背景技术

汽轮机产品中有一大批阀门类耐热耐磨部件。如阀杆(核电用阀杆)、壳体密封面、阀碟、阀座、套筒、衬套类、高温过流部件等。该类部件工作环境温度高(≧500℃)，要求其工作面在工作时具有一定的红硬性，方能保证其耐磨耐高温性能，努力提高零件的使用寿命。堆焊层和喷涂层以及基材表面无夹杂、未熔透、裂纹、气孔、缺肉等缺陷存在，硬度、化学成分符合技术要求；喷涂层的结合强度、孔隙率、厚度等也均要符合技术要求。

等离子弧粉末喷焊在汽轮机行业热部件强化上的应用已有多年非常成熟。相比较手工堆焊、氩弧焊堆焊等具有组织均匀、少缺陷、成型规整平滑、热影响区小、高效节材等优势。但是，对部分特殊结构的，有较大细长比的阀门类高温耐磨工件，既具有细长比大，直径偏小长细杆的结构，又同时带有主要工作功能形状特殊的阀头，不仅要在细长杆部位(轴径不大于Φ15mm)采用HVOF喷涂工艺喷涂耐高温高耐磨的金属陶瓷材料，更要在H型结构盘形外圆表面采用等离子弧粉末喷焊工艺堆焊出焊层宽不大于7mm(加工后)，焊高6mm(加工后≧4mm)的堆焊层)。均具有相当大的技术难度少有先例。

中国专利文献上公开了“一种热喷涂与堆焊复合处理方法及产品”，申请公布号为CN1793423A，该专利首先在基材表面堆焊过渡层，然后在堆焊过渡层表面喷涂热喷涂涂层，解决了涂层与基体性能不匹配的技术问题。但是，该发明的工艺不适合细长比大、直径小的阀门类耐热耐磨部件的加工。该专利是在同一部位，采用先堆焊过渡层，达到更好的与后续喷涂层性能匹配或利用堆焊修复工件公差尺寸的目的。

发明内容

本发明为了克服现有阀门类高温耐磨细长工件采用整体加工工艺，效率低、质量差、难以达到产品设计要求的问题，提供了一种基于同一工件、不同部位，等离子堆焊与热喷涂联用的高温耐磨阀门类细长工件的表面强化方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高温耐磨阀门类细长工件的表面强化方法，所述高温耐磨阀门类工件包括细长阀杆部和阀头部，所述细长阀杆部具有与密封件滑动密封配合的第一表面；所述阀头部具有与含内孔机座滑动密封配合的第二表面；

所述表面强化方法包括以下步骤：

(1)在第一表面采用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)喷涂金属陶瓷涂层；

(2)在第二表面采用等离子堆焊工艺(PTA)喷焊高温耐磨喷焊层。阀头部的密封面采用PTA喷焊高温耐磨焊层，替代了司太立合金整体铸造后加工后镶嵌和手工堆焊落后工艺，既避免了耗材多、工时大、废品率高等弊病、也大大提高了阀头密封面物化性能、使用寿命、降低了部件运行后的故障率。满足了目前核电阀杆阀头密封面实现司太立合金制造密封面的技术难题。

本发明所述高温耐磨阀门类细长工件是一种带细长杆部分形状结构复杂的阀门类工件，其中阀头部具有与机座有内孔的工作结构配合的滑动密封，细长阀杆部位有和密封件滑动配合的支撑定位作用，两种密封结构的表面性能要求完全不同。本发明的表面强化方法避免了两种不同的强化工艺相互间的干扰和制约，获得完全符合技术指标、高质量性能的表面强化层，批量制造出并交付出满足客户严格要求的产品。

作为优选，所述细长阀杆部的直径≤15mm。