[发明专利]一种阀门密封面堆焊涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种阀门密封面堆焊涂层的制备方法，包括如下步骤：（1）获得熔覆粉末：先将金属粘结相与陶瓷增强相按照比例调配，再添加0.4~0.6%的CeO₂作为晶粒抑制剂，通过机械方法进行充分混合后获得熔覆粉末；（2）加热阀门密封面；（3）保温：对于大口径的阀门零件还需用陶纤保温材料进行全程保温，（4）形成复合硬化涂层：采用激光熔覆的方式将混合好的熔覆粉末，采用同轴送粉的方式，在经预热的阀体密封面上熔覆形成复合硬化涂层。三种粉末经充分混合、干燥后，通过激光熔覆工艺使混合粉末在阀门密封面上熔覆形成复合涂层，减少陶瓷相的脱碳分解行为，细化涂层晶粒度，达到提高涂层硬度和耐磨性的目的。

技术领域

本发明涉及金属材料的表面硬化领域，具体的说是一种阀门密封面堆焊涂层的制备方法。

背景技术

镍基碳化钨涂层被用作球阀、闸阀等阀体的耐磨密封面材料，在一定的温压范围内显现出优于传统钴基合金的耐磨性能。该涂层通常使用喷涂法制备，其中火焰喷涂和等离子喷涂可产生冶金结合，结合强度高，但易产生热变形和裂纹，需后续热熔处理；高速火焰喷涂形变量小，但机械结合强度较低。因此，如何选择涂层制备工艺及优化工艺参数，从而控制涂层的微观结构、相组成、内部缺陷及内应力等因素，获得优越的耐磨性能和结合强度，是目前一个亟待解决的技术问题。

在高温下，常温下极为稳定的WC会在溶解-析出机制的控制下分解为W和C，并与涂层中的铁系元素反应生成其他次生碳化物，如M₆C、M₂₃C₆和M₇C₃等。相变一旦发生后很难逆转，且次生碳化物由于激活能较低，很容易发生异常晶粒生长。为了防止这种情况的发生，可在涂层中加入多种晶粒生长抑制剂，如VC、Cr₃C₂、稀土元素（包括稀土氧化物）等，达到抑制元素扩散、细化晶粒的目的，以此提高组织性能，降低涂层开裂倾向。

发明内容

本发明设计了一种在阀门密封面上熔覆镍基碳化钨复合涂层的工艺，目的在于：运用激光熔覆的方法减少碳化钨在金属基体中的分解作用，并加入适量的晶粒抑制剂CeO₂，减少脆性相M₂₃C₆和M₇C₃的生成并抑制其晶粒的生长，提高涂层的硬度和硬质相的分布均匀性，降低气孔率和开裂倾向。激光熔覆工艺相比喷焊工艺，减少了碳化钨的相变；相比传统热喷涂工艺，提高了与基体的结合强度。

本发明的技术方案如下：

一种阀门密封面堆焊涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）获得熔覆粉末：

先将金属粘结相与陶瓷增强相按照比例调配，再添加0.4~0.6%的CeO₂作为晶粒抑制剂，通过机械方法进行充分混合后获得熔覆粉末；

（2）加热阀门密封面：

阀门密封面在进行熔覆前需整体加热至150~200℃；

（3）保温：

对于大口径的阀门零件还需用陶纤保温材料进行全程保温；

（4）形成复合硬化涂层：

采用激光熔覆的方式将混合好的熔覆粉末，采用同轴送粉的方式，在经预热的阀体密封面上熔覆形成复合硬化涂层。

进一步地，金属粘结相的成分按照质量分数wt%：Fe ≤5%，Cr 7.0~12.0，B 2.5~3.5，Si 3.0~4.5，C 0.2~0.6，余量为Ni ；

步骤（1）中，陶瓷增强相成分为(8~12)Co-WC或10Co4Cr-WC；

金属粘结相与陶瓷增强相的调配比例为（1.5~3.0）:1；

CeO₂的添加量为0.4~0.6%质量百分数。