一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种用于硬度密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法，包括工件清洗干燥、振实处理、真空置换保护气、高温渗透处理、激光照射处理，通过以上方法得到的密封阀门的具有一层硬度较高的镀层，同时该镀层与不锈钢基体具有良好的结合能力，克服了常规镀层容易脱落的问题。本发明专利技术的技术方案简单容易实现，具有良好的应用前景。

A preparation method of high wear resistant boride coating for hard sealing valve sealing surface

【技术实现步骤摘要】
一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法
本专利技术涉及不锈钢表面处理
，尤其涉及一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法。
技术介绍
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应用。在应对高粘性流体、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，以解决恶劣工况下阀门易磨损的问题，现有技术中，常规的表面涂层技术主要为真空镀，采用真空蒸镀、溅射镀和离子镀等方式在工件的表面镀上一层耐磨层，虽然该方式容易得到覆盖均匀的耐磨层，且耐磨效果好，但是耐磨层与基层的结合效果极差，在特殊的应用场景下极易发生镀膜层破裂甚至脱落的情况，使得耐磨工件难以满足实际应用的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种能够增强涂层与基层之间结合力的用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将阀体及阀座放入超声清洗机中超声清洗5-10min，清洗完毕，采用氮气吹干至表面无水渍；步骤二、将干燥完毕的阀体及阀座放入真空室中，用镀膜粉体将阀体和阀座完全覆盖，用振动振实器进行振动处理1-5min；步骤三、振动完毕，对真空室抽真空处理，并通入保护气体置换，抽真空至真空室内的气压不超过10KPa；步骤四、将真空室升温至800-950℃，保温5-10h；步骤五、保温完毕，降温至室温后取出阀体和阀座，将阀体和阀座放入激光照射室，使用保护气体对激光室内气体进行置换，用激光束对阀体及阀座的表面进行激光照射处理。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤二中，所述镀膜粉体包括如下质量配比的组分，供硼剂：活化剂：填充剂＝(2-25)：(1-10)：(68-90)。在以上技术方案的基础上，优选的，所述供硼剂为碳化硼、非晶硼和硼铁粉中的一种。在以上技术方案的基础上，优选的，所述供硼剂的目粒度为80-200目。在以上技术方案的基础上，优选的，所述活化剂为氟化铝或氟化镁或两者的混合物。更进一步优选的，所述填充剂为碳化硅与金属镍粉的混合物或碳化硅与镍铁合金粉的混合物。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤三和步骤五中，所述保护气体为氮气。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤五中，所述激光束的照射功率为2-10kW，激光束的照射速度为6-12mm/s。以上技术方案的基础上，优选的，激光束采用多道扫描，相邻两道扫描之间相互覆盖30％-50％。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤五中，所述激光束的光斑直径为2-5mm。本专利技术的用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用相对更弱的活化剂氟化铝和氟化镁，更大程度上阻止了更脆弱的硼化铁的生成，取而代之的是硼化二铁，从而使镀层与不锈钢基体的界面结合强度更高，同时本专利技术中还采用激光照射进行表现镀层的进一步处理，激光照射的部位，不锈钢基体部分融化并与表面镀层之间形成更加复杂的金相结构，从而让镀层与不锈钢基体部分结合更加牢固，防止出现镀层脱落的情况；(2)本专利技术的制备方法简单，通过高温离子渗透以及激光照射处理的方式进行表面涂层的加工，对生产设备要求不高，同时原料镀膜粉体可以进行回收再利用，具有良好的应用前景。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。实施例1对材质为316L的不锈钢阀球和阀座，按照以下步骤进行表面硼化物覆层处理：将阀球和阀座放入超声清洗机中清洗5min，清洗完毕，用氮气吹干阀球和阀座，至表面没有水渍；分别称取20g碳化硼粉末、100g氟化铝粉末、80g镍粉和600g碳化硅粉末，投入到混料机中混合5min，得到镀膜粉体，其中碳化硼粉末的目数为200目；将镀膜粉体和不锈钢阀球和阀座混合并放入铁桶中，用振动振实器对铁通进行振动处理1min，使不锈钢阀球和阀座均被镀膜粉体包覆；将铁桶放入真空室中，盖合铁桶，对真空室进行抽真空处理，抽至真空室内气压不超过10Kpa，通入氮气进行置换，并保持氮气持续通入；将真空室升温至800℃，保温5h，使粉体受热分解出活性的硼原子，活性硼原子在此温度下扩散渗入不锈钢表面形成硬质硼化物层；保温完毕，待真空室降温至室温，取出铁通，将不锈钢阀球和阀座取出，用氮气吹去表面附着的残留镀膜粉体，再将不锈钢阀球和阀座放入激光照射室内，用氮气对激光照射室内进行气体置换，置换5min，置换完毕，用2kW的CO2激光器对阀球和阀座的表面进行照射处理，激光束的直径为2mm，激光束的照射速度为6mm/s，激光照射相邻两道之间重合1mm，照射完毕，对阀球和阀座的表面进行打磨抛光处理，除去表面的粉体残渣，可以让表面粗糙度达到Ra0.03-0.05。经过上述处理后，阀球和阀座的表面得到银灰色的硼化合物硬质合金覆层，对其进行相关检测，得到如下数据：覆层的厚度为30-50μm，硬化层硬度为2500HV0.5(85HRC)，经压力0.3Mpa、截止为100目的棕刚玉喷砂实验，喷砂时间为8h，覆层无剥落。实施例2对用于石化催化裂解再生器加料系统的球阀，按照以下步骤进行表面硼化物覆层处理：将阀球和阀座放入超声清洗机中清洗5min，清洗完毕，用氮气吹干阀球和阀座，至表面没有水渍；分别称取250g硼铁粉末、10g氟化镁粉末、300g镍铁合金粉和600g碳化硅粉末，投入到混料机中混合5min，得到镀膜粉体，其中硼铁粉末的目数为80目；将镀膜粉体和阀球和阀座混合并放入铁桶中，用振动振实器对铁通进行振动处理5min，使不锈钢阀球和阀座均被镀膜粉体包覆；将铁桶放入真空室中，盖合铁桶，对真空室进行抽真空处理，抽至真空室内气压不超过10Kpa，通入氮气进行置换，并保持氮气持续通入；将真空室升温至950℃，保温10h，使粉体受热分解出活性的硼原子，活性硼原子在此温度下扩散渗入不锈钢表面形成硬质硼化物层；保温完毕，待真空室降温至室温，取出铁通，将不锈钢阀球和阀座取出，用氮气吹去表面附着的残留镀膜粉体，再将不锈钢阀球和阀座放入激光照射室内，用氮气对激光照射室内进行气体置换，置换5min，置换完毕，用10kW的CO2激光器对阀球和阀座的表面进行照射处理，激光束的直径为5mm，激光束的照射速度为12mm/s，激光照射相邻两道之间重合2mm，照射完毕，对阀球和阀座的表面进行打磨抛光处理，除去表面的粉体残渣，可以让表面粗糙度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、将阀体及阀座放入超声清洗机中超声清洗5-10min，清洗完毕，采用氮气吹干；/n步骤二、将干燥完毕的阀体及阀座放入真空室中，用镀膜粉体将阀体和阀座完全覆盖，振动处理1-5min；/n步骤三、振动完毕，对真空室抽真空处理，并通入保护气体置换；/n步骤四、将真空室升温至800-950℃，保温5-10h；/n步骤五、保温完毕，降温至室温后取出阀体和阀座，将阀体和阀座放入激光照射室，使用保护气体对激光室内气体进行置换，用激光束对阀体及阀座的表面进行激光照射处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将阀体及阀座放入超声清洗机中超声清洗5-10min，清洗完毕，采用氮气吹干；
步骤二、将干燥完毕的阀体及阀座放入真空室中，用镀膜粉体将阀体和阀座完全覆盖，振动处理1-5min；
步骤三、振动完毕，对真空室抽真空处理，并通入保护气体置换；
步骤四、将真空室升温至800-950℃，保温5-10h；
步骤五、保温完毕，降温至室温后取出阀体和阀座，将阀体和阀座放入激光照射室，使用保护气体对激光室内气体进行置换，用激光束对阀体及阀座的表面进行激光照射处理。


2.如权利要求1所述的用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述镀膜粉体包括如下质量配比的组分：供硼剂：活化剂：填充剂＝(2-25)：(1-10)：(68-90)。


3.如权利要求2所述的用于硬密封阀门密封面的高耐磨硼化物涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炼，
申请(专利权)人：武汉铭高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42