[發(fā)明專利]用于閥門密封構(gòu)件的超硬耐蝕PVD涂層及其涂鍍工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310008515.1
• 申請(qǐng)日: 2013-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN103060751A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐樹深;楊國來;張韜;陳志林;張銀明;陳娟娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)溫州泵閥工程研究院
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/22
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 程春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用物理氣相沉積（PVD）技術(shù)在閥門密封構(gòu)件表面涂鍍一層超硬耐蝕涂層以達(dá)到材料表面改性的目的。

背景技術(shù)

密封構(gòu)件是閥門的核心部件，一旦失效將宣布閥門壽命的終結(jié)。磨損、劃傷、銹蝕是導(dǎo)致閥門密封構(gòu)件失效的主要原因，因此，提高閥門密封構(gòu)件表面的硬度和耐磨耐蝕能力是提高閥門使用壽命的重要途徑。

（PVD）技術(shù)是對(duì)物理氣相沉積表面處理技術(shù)的稱謂。PVD涂層工藝是一種納米級(jí)無污染的環(huán)保型表面處理方法。在不影響工件原來尺寸的情況下，PVD涂層可大幅提高材料表面的硬度和耐磨性能。另外PVD涂層還具有很好的抗高溫，防腐蝕的能力和低的摩擦系數(shù)。PVD的物理氣相沉積過程都是在潔凈的真空環(huán)境中進(jìn)行，沒有任何污染，是當(dāng)今最先進(jìn)的表面處理方式之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有閥門密封構(gòu)件表面雖經(jīng)氮化、固溶、電鍍、熱噴涂合金粉末等表面硬化措施后密封構(gòu)件表面硬度仍不理想（HV≤1000）的缺陷而提供的一種PVD涂層及其涂鍍工藝。

一種用于閥門密封構(gòu)件的超硬耐蝕PVD涂層，所述涂層為金屬氮化物、碳化物和碳氮化物的一種或多種在閥門密封構(gòu)件表面形成的單層或多層膜，所述涂層的總厚度為5～12μm，顯微硬度≥HV1800，附著力≥25N，摩擦系數(shù)為0.1～0.7，耐熱溫度為400～800℃。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，上述的金屬氮化物為Ti、Zr、Cr或其它二元或多元的氮化物，所述金屬碳化物Ti、Zr、Cr、W或其它二元或多元的碳化物，所述金屬碳氮化物為Ti、Zr、Cr、W或其它二元或多元的碳氮碳化物。

上述閥門密封構(gòu)件為球閥球體、閥座、軟密封副、硬密封副或其它類型的閥門密封構(gòu)件。

超硬耐蝕PVD涂層的涂鍍工藝包括如下步驟：閥門密封構(gòu)件表面的預(yù)處理；閥門密封構(gòu)件的預(yù)加熱；清洗刻蝕；涂層的鍍制；涂層質(zhì)量檢查和涂層外表面清理包裝。

具體地，上述閥門密封構(gòu)件表面的預(yù)處理為：將閥門密封構(gòu)件置于超聲波清洗機(jī)中，水溫在100～150℃超聲除油除蠟后，再以水溫為20～30℃的去離子水清洗，脫水后烘干；

上述閥門密封構(gòu)件的預(yù)加熱為：將烘干后的閥門密封構(gòu)件固定在PVD涂層專用裝置內(nèi)的轉(zhuǎn)架上，待真空度抽到＜10^-2Pa后，對(duì)閥門密封構(gòu)件進(jìn)行烘烤加熱；

上述清洗刻蝕為：向PVD涂層專用裝置通入工作氬氣至0.1～0.2Pa，啟動(dòng)偏壓電源，轉(zhuǎn)架加載負(fù)偏壓至200～600V，用鈦、鉻或鋯涂鍍金屬過渡層后，通入氬或氮?dú)庵?0²Pa，繼續(xù)加載負(fù)偏壓至200～600V進(jìn)行離子轟擊30分鐘；

上述涂層的鍍制為：向PVD涂層專用裝置內(nèi)充入反應(yīng)氣體，調(diào)節(jié)工作真空度、脈沖偏壓、脈沖頻率、占空比、鍍膜溫度、靶電流、反應(yīng)氣體流量特定參數(shù)后開始涂鍍超硬耐蝕涂層，通過控制涂鍍時(shí)間來控制涂層厚度。

上涂層質(zhì)量檢查為：對(duì)涂層表面的硬度、附著力、針孔、膜厚、膜層附著力進(jìn)行檢查；

再對(duì)質(zhì)檢合格的涂層外表面清理后包裝即可。

其中，當(dāng)閥門密封構(gòu)件為軟密封副時(shí)，軟密封副的材料可以是碳鋼、不銹鋼或其它合金鋼，所述步驟a中還包括對(duì)軟密封副的表面進(jìn)行加工或研磨處理的步驟，以使軟密封副的表面粗糙度≤R0.8μm。

當(dāng)所述閥門密封構(gòu)件為硬密封副時(shí)，硬密封副的材料可以是碳鋼、不銹鋼或其它合金鋼，所述步驟a中還包括對(duì)硬密封副的表面進(jìn)行氮化、固溶處理或噴涂硬化處理的步驟，以使硬密封副的表面硬度≥HV700、粗糙度≤R0.8μm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明PVD涂層的涂鍍工藝成本低廉、涂鍍工藝易于掌握，在涂鍍于閥門密封構(gòu)件時(shí)可使閥門密封構(gòu)件表面獲得高硬度、耐磨損、耐腐蝕、低摩擦、高化學(xué)穩(wěn)定性等良好的物理性能，PVD涂層的的顯微硬度可大于HV1800、附著力大于25N，延長了閥門密封構(gòu)件的使用壽命。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種用于閥門密封構(gòu)件的超硬耐蝕PVD涂層，所述涂層為金屬氮化物、碳化物和碳氮化物的一種或多種在閥門密封構(gòu)件表面形成的單層或多層膜，所述涂層的總厚度為5～12μm，顯微硬度≥HV1800，附著力≥25N，摩擦系數(shù)為0.1～0.7，耐熱溫度為400～800℃。

超硬耐蝕PVD涂層的涂鍍工藝包括如下步驟：閥門密封構(gòu)件表面的預(yù)處理；閥門密封構(gòu)件的預(yù)加熱；清洗刻蝕；涂層的鍍制；涂層質(zhì)量檢查和涂層外表面清理包裝。

實(shí)施例2