高溫高壓閥門(mén)HVOF熱噴技術(shù)

高溫高壓閥門(mén)在高速氧燃料(HVOF)工藝是基于一高壓內(nèi)燃系統(tǒng),與微型火箭引擎相似。噴涂過(guò)程中,燃料與氧混合產(chǎn)生溫度為2 800℃的超聲氣流(大于2 000 m/s),燃料包括煤油,氫氣,丙烯,丙烷,乙炔,甲基乙炔,天然氣。

將粉末引入燃燒出料室熱焰中,可在幾乎無(wú)限制的各種基體上產(chǎn)生涂層。此涂層具有較高硬度和耐久性,與基體結(jié)合堅(jiān)固,厚度范圍大。

高溫高壓閥門(mén)可用于HVOF熱噴技術(shù)的材料主要有以下幾類(lèi):

1) WC材料  WC-Co是最早用于HVOF工藝的WC材料,目的是為獲得耐磨性。由于不需顯著熔化就能沉積形成有效耐磨面,幾乎所有類(lèi)型的WC材料都適合HVOF工藝。典型的組成成包括8%~30%的基體合

金,為碳化物顆粒充當(dāng)粘結(jié)劑,粉末顆粒需要吸收足夠熱能以“軟化”金屬間結(jié)合,確保內(nèi)部顆粒在沖擊下粘

著。碳化物在過(guò)熱條件下會(huì)分解產(chǎn)生有害相,使涂層耐磨性下降,而HVOF成功的一個(gè)重要原因是其加速粒子

非常有效,不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。HVOF工藝另一優(yōu)點(diǎn)是能?chē)娚涓咚俾实陌肴刍Ｗ?產(chǎn)生低殘余應(yīng)力、高結(jié)合

能、低氧含量和高密度的涂層。過(guò)去20年間,許多新型碳化物被成功地應(yīng)用于HVOF工藝,除最初的碳化物

粉外,還發(fā)展了一些高合金結(jié)合材料,包括: WC-10Ni、WC-10Co-Cr,此類(lèi)材料既耐磨損,又抗腐蝕,主要

應(yīng)用于諸如飛機(jī)著陸架元件等特殊領(lǐng)域。

2)碳化鉻 由于碳化鎢涂層有服役溫度的限制,因此又發(fā)展了其它耐熱涂層,最著名的是Cr3C2-NiCr。

3)金屬材料  NVOF設(shè)備在市場(chǎng)上繁榮以后,用戶(hù)也不斷尋求其它HVOF熱噴涂材料。這之前,金屬粉

末已應(yīng)用于等離子裝置中, AISI316L不銹鋼、Ni625、MCrAlY等也應(yīng)用于燃燒噴涂中,粉末制造商為HVOF

優(yōu)選這些金屬粉末、而應(yīng)用者則生產(chǎn)出致密、低氧的耐磨耐蝕涂層。

4)陶瓷 顆粒小于840μm的陶瓷粉末可通過(guò)HVOF工藝產(chǎn)生A1203基涂層,其密度和表面光滑程度都

較等離子噴涂涂層高。通過(guò)HVOF工藝生產(chǎn)的某陶瓷致密無(wú)孔,表現(xiàn)出極好的性能。

5)塑料  HVOF工藝可靈活改變粒子熱率來(lái)獲得粒子的動(dòng)能(速率),此雙重控制適合噴涂塑料材料,另

一方面,HVOF的特別能量轉(zhuǎn)換機(jī)制還特別適合低熔點(diǎn)的塑料材料,不會(huì)產(chǎn)生由于長(zhǎng)時(shí)間處于熔化溫度產(chǎn)生的

變質(zhì)現(xiàn)象,因此熱塑塑料和熱固材料可作為整體涂層應(yīng)用,并不影響其基本的化學(xué)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特性能。

達(dá)到較高的設(shè)備安全性、可靠性和相容性是未來(lái)HVOF設(shè)備的主要目標(biāo)。HVOF設(shè)備中,氣體與電路控制臺(tái)分離,氣罐及元件采用防爆設(shè)計(jì),電路區(qū)采用空氣清洗并延時(shí)以防有害氣體進(jìn)入。包括噴口和燃燒室的磨損元件設(shè)計(jì)目的是延長(zhǎng)壽命、降低維護(hù)和操作(損失)費(fèi)用。

最佳的熱噴技術(shù)是將等離子噴涂的獨(dú)特的高熱能優(yōu)點(diǎn)與HVOF涂層的超聲速率結(jié)合起來(lái),達(dá)到近無(wú)孔、低氧結(jié)構(gòu)、操作無(wú)限控制。但在此系統(tǒng)未發(fā)展之前, HVOF熱噴技術(shù)仍以其易達(dá)到的耐磨性及耐蝕性等優(yōu)點(diǎn),不斷擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。

高溫高壓閥門(mén)HVOF熱噴技術(shù)

TYLER采用噴涂金屬陶瓷可以大大延長(zhǎng)閥門(mén)壽命

在高溫含顆粒下閥門(mén)失效的主要形式為磨損,卡澀,這兩種因素造成閥門(mén)密封面的過(guò)早失效從而造成泄漏。有效的抗磨損及卡澀的關(guān)鍵技術(shù)是硬化閥門(mén)內(nèi)件如閥心,閥座。

讓我們先看一下其他閥門(mén)廠家所進(jìn)行的閥門(mén)內(nèi)件加硬處理：噴焊斯太立合金,硬度為HRC38~42；等離子噴涂技術(shù)HRC66；熱化學(xué)處理如表面氮化HRC55～66等…

TYLER閥門(mén)公司采用享有世界專(zhuān)利的航天技術(shù)（火箭噴涂金屬粒子技術(shù)）,即采用火箭拉烏而噴槍,以三馬赫的高速氣流把金屬粉末打到金屬表面上,表面硬化層的硬度根據(jù)所噴材料的不同,其硬度為：HRC66～72,從而可以看出HVOF技術(shù)其硬度是其他閥門(mén)廠家不能相比的,從而大大地克服了顆粒介質(zhì)對(duì)密封面的沖刷。

高溫高壓閥門(mén)密封面研磨技術(shù)

超硬面處理技術(shù)是TYLER公司的自主研發(fā)的專(zhuān)利技術(shù),目前世界上能進(jìn)行HVOF超硬涂層密封面處理的廠家很少,密封面研磨精度（圓度,表面粗糙度）的好壞直接影響到密封效果和閥門(mén)的使用壽命。TYLER公司在此技術(shù)上行業(yè)居領(lǐng)先地位。處理的球體圓度小于0.002mm,表面粗糙度小于0.2μm,真正做到了鏡面處理。