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高温高压阀门HVOF热喷技术
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高温高压阀门HVOF热喷技术

 

高温高压阀门在高速氧燃料(HVOF)工艺是基于一高压内燃系统,与微型火箭引擎相似。喷涂过程中,燃料与氧混合产生温度为2 800℃的超声气流(大于2 000 m/s),燃料包括煤油,氢气,丙烯,丙烷,乙炔,甲基乙炔,天然气。
将粉末引入燃烧出料室热焰中,可在几乎无限制的各种基体上产生涂层。此涂层具有较高硬度和耐久性,与基体结合坚固,厚度范围大。
高温高压阀门可用于HVOF热喷技术的材料主要有以下几类
:

1) WC材料  WC-Co是最早用于HVOF工艺的WC材料,目的是为获得耐磨性。由于不需显著熔化就能沉积形成有效耐磨面,几乎所有类型的WC材料都适合HVOF工艺。典型的组成成包括8%~30%的基体合
金,为碳化物颗粒充当粘结剂,粉末颗粒需要吸收足够热能以“软化”金属间结合,确保内部颗粒在冲击下粘
着。碳化物在过热条件下会分解产生有害相,使涂层耐磨性下降,而HVOF成功的一个重要原因是其加速粒子
非常有效,不会产生过热现象。HVOF工艺另一优点是能喷射高速率的半熔化粒子,产生低残余应力、高结合
能、低氧含量和高密度的涂层。过去20年间,许多新型碳化物被成功地应用于HVOF工艺,除最初的碳化物
粉外,还发展了一些高合金结合材料,包括: WC-10Ni、WC-10Co-Cr,此类材料既耐磨损,又抗腐蚀,主要
应用于诸如飞机着陆架元件等特殊领域。
2)碳化铬 由于碳化钨涂层有服役温度的限制,因此又发展了其它耐热涂层,最著名的是Cr3C2-NiCr。
3)金属材料  NVOF设备在市场上繁荣以后,用户也不断寻求其它HVOF热喷涂材料。这之前,金属粉
末已应用于等离子装置中, AISI316L不锈钢、Ni625、MCrAlY等也应用于燃烧喷涂中,粉末制造商为
HVOF
优选这些金属粉末、而应用者则生产出致密、低氧的耐磨耐蚀涂层。

4)陶瓷 颗粒小于840μm的陶瓷粉末可通过HVOF工艺产生A1203基涂层,其密度和表面光滑程度都
较等离子喷涂涂层高。通过HVOF工艺生产的某陶瓷致密无孔,表现出极好的性能。
5)塑料  HVOF工艺可灵活改变粒子热率来获得粒子的动能(速率),此双重控制适合喷涂塑料材料,另
一方面,HVOF的特别能量转换机制还特别适合低熔点的塑料材料,不会产生由于长时间处于熔化温度产生的
变质现象,因此热塑塑料和热固材料可作为整体涂层应用,并不影响其基本的化学结构和独特性能。

达到较高的设备安全性、可靠性和相容性是未来HVOF设备的主要目标。HVOF设备中,气体与电路控制台分离,气罐及元件采用防爆设计,电路区采用空气清洗并延时以防有害气体进入。包括喷口和燃烧室的磨损元件设计目的是延长寿命、降低维护和操作(损失)费用。
最佳的热喷技术是将等离子喷涂的独特的高热能优点与HVOF涂层的超声速率结合起来,达到近无孔、低氧结构、操作无限控制。但在此系统未发展之前, HVOF热喷技术仍以其易达到的耐磨性及耐蚀性等优点,不断扩展其应用领域。

 

高温高压阀门HVOF热喷技术

TYLER采用喷涂金属陶瓷可以大大延长阀门寿命
在高温含颗粒下阀门失效的主要形式为磨损,卡涩,这两种因素造成阀门密封面的过早失效从而造成泄漏。有效的抗磨损及卡涩的关键技术是硬化阀门内件如阀心,阀座。
让我们先看一下其他阀门厂家所进行的阀门内件加硬处理:喷焊斯太立合金,硬度为HRC38~42;等离子喷涂技术HRC66;热化学处理如表面氮化HRC55~66等

TYLER阀门公司采用享有世界专利的航天技术(火箭喷涂金属粒子技术),即采用火箭拉乌而喷枪,以三马赫的高速气流把金属粉末打到金属表面上,表面硬化层的硬度根据所喷材料的不同,其硬度为:HRC66~72,从而可以看出HVOF技术其硬度是其他阀门厂家不能相比的,从而大大地克服了颗粒介质对密封面的冲刷。

 

高温高压阀门密封面研磨技术
超硬面处理技术是TYLER公司的自主研发的专利技术,目前世界上能进行HVOF超硬涂层密封面处理的厂家很少,密封面研磨精度(圆度,表面粗糙度)的好坏直接影响到密封效果和阀门的使用寿命。TYLER公司在此技术上行业居领先地位。处理的球体圆度小于0.002mm,表面粗糙度小于0.2μm,真正做到了镜面处理。

 

 

文章来源上海贵策阀门有限公司http://www.shgcfm.com 提供

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