[發(fā)明專利]一種燒結法制備電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110280602.3
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102284702A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳玉勇;孔凡濤;王志亮;張乃波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學;黑龍江北方閥業(yè)有限責任公司
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發(fā)明涉及電站閥門用鋼密封面表面復合涂層的制備方法。

背景技術

電站閥門應用較為廣泛，應用數量較大，一臺300MW電站超臨界機組，配套閥門約2000只，其中1/10工作在超臨界狀態(tài)，工作環(huán)境非常惡劣。如我國現階段超臨界機組，主汽閥工作的典型蒸汽參數為25.4MPa/566℃/566℃，超超臨界機組主汽閥工作的典型蒸汽參數已達26.25MPa/600℃/600℃。這種工作環(huán)境下的電站高溫高壓閥門，其密封面的工作條件相當惡劣，因此對于密封面的性能有較高的要求。為了延長電站閥門在工況下的使用壽命，密封面的性能將直接影響工程應用中的安全性，因此提高電站閥門密封面耐磨損、耐腐蝕等性能是電站閥門行業(yè)重要的發(fā)展方向之一。

目前閥門制造用的鋼材并不能滿足這些需求，所以在閥門密封面制造上采用表面改性技術在閥門用鋼材上形成硬質涂層來解決這一問題，而廣泛采用的是堆焊技術。但是閥門密封面堆焊材料一般為含鈷合金，而我國是鈷資源十分缺乏的國家，鉆礦儲量小于2％的世界儲量，所需鈷資源主要靠進口鈷精礦和回收利用含鈷廢料，成本很高，因此用無鈷合金替代目前的鈷基合金已是必然趨勢。同時，電站高溫高壓閥門堆焊層的耐腐蝕性能，也已不能滿足高參數閥門密封面日益增長的性能需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明是要解決現有的電站閥門用鋼密封面表面制備成本高、耐腐蝕性差的技術問題，而提供一種燒結法制備電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層的方法。

本發(fā)明的一種燒結法制備電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層的方法按以下步驟進行：一、按質量百分比稱取60％～85％的Ni60合金粉末與15％～40％WC粉末，混合均勻，得到混合粉末；二、按混合粉末質量的0.5％～5％稱取聚乙烯醇并加入到步驟一稱取的混合粉末中，調制成膏狀，均勻涂覆于電站閥門用鋼密封面上，涂層的厚度為1mm～2mm；三、將經步驟二處理的電站閥門用鋼放入干燥爐中，以2℃/min～20℃/min速度升溫至90℃～110℃并保持0.5h～1.5h；四、將經步驟三處理的電站閥門用鋼放入真空熱處理爐內，先抽真空至10^-4Pa～10^-3Pa，然后以5℃/min～60℃/min的速度升溫至1100℃～1150℃并保持0.5h～10h，降至室溫后，得到電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層。

真空燒結法合金制備涂層的方法，以真空爐為熱源，在真空條件下將涂覆在基體表面的自熔性合金粉末或金屬-陶瓷型復合粉末集中加熱至一定溫度，使之熔融并潤濕基體表面，與基體發(fā)生擴散互溶、界面反應，最后冷卻結晶凝固的過程，可以改變基體材料表面的成分與組織，從而用表面冶金的方法得到致密、與基體結合牢固的，具有耐磨損、耐腐蝕及耐高溫等特殊性能的表面結構涂層。本發(fā)明以Ni60合金粉末、WC粉末和有機粘結劑聚乙烯醇調成膏狀后，均勻涂覆于鋼基體表面，厚度控制在1mm～2mm范圍內，以利于涂層耐沖擊、耐腐蝕能力，同時有助于避免涂層中缺陷的產生。在干燥及燒結過程中，升溫速度較慢，以防止涂層開裂，同時有利于涂層與基體中元素的擴散，同時防止涂層產生裂紋等缺陷。Ni60合金粉末具有較好的耐蝕性、耐磨性，但如果使用溫度較高，會導致硬度下降，加入硬質相陶瓷顆粒WC，則可避免上述缺點，從而顯著提高其硬度、耐磨性等。

本發(fā)明采用燒結技術在電站閥門密封面上制備Ni-WC復合涂層，采用價格便宜的Ni60合金粉末與WC粉末，使成本降低，減少了由于磨損和腐蝕造成的電站閥門密封面上的材料流失過程，從而避免短時間內大量更換閥門所造成的不必要的資源浪費和經濟損失，滿足工況要求。

附圖說明

圖1是具體實施方式十九制備的電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層橫截面的掃描電鏡照片；圖2是具體實施方式二十制備的電站閥門用鋼密封面表面Ni-WC復合涂層橫截面的掃描電鏡照片。

具體實施方式