本文采用HVOF 超音速噴涂工藝、WC-10Co-4Cr 粉末，對(duì)高壓閘閥閥板的工作面進(jìn)行表面強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，涂層的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到72.63Mpa，涂層與基體之間的結(jié)合狀態(tài)良好；涂層的維氏硬度值(HV0.3)為1257.1，涂層的微觀硬度值均勻，涂層致密度、韌性良好；涂層的孔隙率為1.5%左右，通過(guò)100Mpa 耐水壓試驗(yàn)，閥板工作面未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，說(shuō)明涂層致密度好，該孔隙率水平下滿足高壓閘閥的工作需要。

　　閥門(mén)廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、機(jī)械制造、建筑和國(guó)防軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén), 已成為各種流體裝置中不可缺少的控制設(shè)備。閘閥是指啟閉體(閥板)由閥桿帶動(dòng)閥座密封面作升降運(yùn)動(dòng)的閥門(mén)，可接通或截?cái)嗔黧w的通道。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開(kāi)或全閉的工況。閘閥相比于其它類型的閥門(mén)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)流體阻力小；

　　(2)開(kāi)閉所需外力較小；

　　(3)介質(zhì)的流向不受限制；

　　(4)全開(kāi)時(shí)，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥��；

　　(5)體形比較簡(jiǎn)單，鑄造工藝性較好。

　　同時(shí)，閘閥在工程應(yīng)用過(guò)程中也存在如下不足之處：

　　(1)外形尺寸和開(kāi)啟高度都較大。安裝所需空間較大；

　　(2)開(kāi)閉過(guò)程中，密封面間有相對(duì)摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象；

　　(3)閘閥一般都有兩個(gè)密封面，給加工、研磨和維修增加困難。

　　高壓閘閥是指，工作介質(zhì)一般處于常溫或高溫，壓力很高，比如油田采油和注水用閥門(mén)等。工作介質(zhì)一般有氣體和液體介質(zhì)。閥門(mén)一般按表1 所列標(biāo)準(zhǔn)界定。

表1 壓力閥門(mén)的類別

　　本文針對(duì)國(guó)內(nèi)外典型的內(nèi)送粉等離子噴槍的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，以期為等離子噴涂從業(yè)人員提供一些參考和借鑒。

1、內(nèi)送粉等離子噴涂槍的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　典型的內(nèi)送粉等離子噴槍有加拿大NorthwestMettch 公司開(kāi)發(fā)的Axial III，Praxair TAFA 公司開(kāi)發(fā)的SG100，它們的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用如下所述。

　　1.1、Axial III 等離子噴槍

　　Axial III 是Mettch 公司開(kāi)發(fā)的一種等離子噴槍，它采用三陰極、三陽(yáng)極設(shè)計(jì)，以便實(shí)現(xiàn)軸向送粉，如圖5 所示。

表2 WC-10Co-4Cr 噴涂粉末的物性參數(shù)

表3 噴涂工藝參數(shù)

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

　　2.1、涂層結(jié)合強(qiáng)度

　　本論文采用WDW100A 微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)涂層的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)標(biāo)GB8642-2002 執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)條件：WDW100A 微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，粘膠：E7 膠，位移速度：1.0mm/min，室溫：20℃。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試表

　　由表中數(shù)據(jù)可知，涂層的平均結(jié)合強(qiáng)度為72.63Mpa,說(shuō)明涂層結(jié)合強(qiáng)度良好。圖1 為涂層橫截面的SEM 照片。

圖1 WC-10Co-4Cr 涂層的SEM 照片

　　由圖可以看到，涂層與基體之間，未見(jiàn)氧化物夾雜，無(wú)較明顯的空洞，同時(shí)基體具有良好的粗糙度，與涂層之間形成了理想的鋸齒形咬合，這就保證了涂層與基體之間良好的結(jié)合強(qiáng)度。

　　2.2、涂層硬度

　　本文對(duì)涂層進(jìn)行磨削、拋光處理后，使涂層的光潔度到達(dá)Ra≤1 的水平，然后直接對(duì)閥板的涂層工作面進(jìn)行維氏硬度測(cè)試，測(cè)試壓力為300g 力。測(cè)試方法為：在同一個(gè)視場(chǎng)下隨機(jī)打五個(gè)點(diǎn)，得出的五個(gè)數(shù)值再取平均值，即為試樣的度值。表5 為對(duì)兩個(gè)試樣測(cè)試的維氏硬度值。由表中數(shù)據(jù)可知，兩個(gè)試樣的平均硬度HV0.31200 以上。由圖2 可知，涂層的壓痕狀態(tài)良好，壓痕處無(wú)塌陷，說(shuō)明涂層較為致密，硬度均勻，同時(shí)，沿壓痕處無(wú)裂紋出現(xiàn)，說(shuō)明涂層韌性較好。WC-10Co-4Cr 涂層良好的致密度、韌性，以及較為均勻的微觀硬度，保證了涂層具有優(yōu)異的耐磨損性能和良好的抗沖擊性能。

表5 WC-10Co-4Cr 涂層的維氏硬度(HV0.3)

圖2 涂層維氏硬度壓痕的顯微照片

　　2.3、涂層耐壓密封實(shí)驗(yàn)

　　本文首先采用圖像分析技術(shù)，對(duì)涂層的孔隙率進(jìn)行了半定量分析。圖3 為通過(guò)JP8000 系統(tǒng)噴涂KF-65 粉末所獲得的涂層的孔隙率測(cè)試結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取涂層橫截面的兩個(gè)視場(chǎng)進(jìn)行分析。由圖可知，兩個(gè)視場(chǎng)下的孔隙率分別為1.6%和1.4%，平均孔隙率1.5%。然后對(duì)噴涂后的進(jìn)行了耐水壓密封實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，將閥板工作面的涂層進(jìn)行精磨、拋光，然后在水壓為100Mpa(超高壓)下的耐壓試驗(yàn)，加壓持續(xù)時(shí)間為30 分鐘。加壓結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，閥板工作面均未出現(xiàn)“出汗”、滲水現(xiàn)象，說(shuō)明密封效果良好，在100Mpa 的水壓力下不會(huì)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。因此，獲得孔隙率水平在1.5%左右的涂層，能夠滿足耐100Mpa 以下的水壓密封要求。圖4 為耐水壓密封實(shí)驗(yàn)裝置。

(a)孔隙率=1.6% (b)孔隙率=1.4%

圖3 WC-10Co-4Cr 涂層孔隙率測(cè)試

圖4 閥板耐水壓密封實(shí)驗(yàn)裝置

3、總結(jié)

　　采用HVOF 噴涂工藝，WC-10Co-4Cr 粉末噴涂材料，對(duì)閥板工作面進(jìn)行噴涂強(qiáng)化，得出如下結(jié)論：

　　(1)涂層的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到72.63Mpa，涂層與基體之間的結(jié)合狀態(tài)良好；

　　(2)涂層的維氏硬度值(HV0.3)為1257.1，涂層的微觀硬度值均勻，涂層致密度、韌性良好；

　　(3)涂層的孔隙率為1.5%左右，通過(guò)100Mpa耐水壓試驗(yàn)，閥板工作面未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，說(shuō)明涂層致密度好，該孔隙率水平下滿足高壓閘閥的工作需要。