[发明专利]一种烧结法制备电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电站阀门用钢密封面表面复合涂层的制备方法。

背景技术

电站阀门应用较为广泛，应用数量较大，一台300MW电站超临界机组，配套阀门约2000只，其中1/10工作在超临界状态，工作环境非常恶劣。如我国现阶段超临界机组，主汽阀工作的典型蒸汽参数为25.4MPa/566℃/566℃，超超临界机组主汽阀工作的典型蒸汽参数已达26.25MPa/600℃/600℃。这种工作环境下的电站高温高压阀门，其密封面的工作条件相当恶劣，因此对于密封面的性能有较高的要求。为了延长电站阀门在工况下的使用寿命，密封面的性能将直接影响工程应用中的安全性，因此提高电站阀门密封面耐磨损、耐腐蚀等性能是电站阀门行业重要的发展方向之一。

目前阀门制造用的钢材并不能满足这些需求，所以在阀门密封面制造上采用表面改性技术在阀门用钢材上形成硬质涂层来解决这一问题，而广泛采用的是堆焊技术。但是阀门密封面堆焊材料一般为含钴合金，而我国是钴资源十分缺乏的国家，钻矿储量小于2％的世界储量，所需钴资源主要靠进口钴精矿和回收利用含钴废料，成本很高，因此用无钴合金替代目前的钴基合金已是必然趋势。同时，电站高温高压阀门堆焊层的耐腐蚀性能，也已不能满足高参数阀门密封面日益增长的性能需求。

发明内容

本发明是要解决现有的电站阀门用钢密封面表面制备成本高、耐腐蚀性差的技术问题，而提供一种烧结法制备电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层的方法。

本发明的一种烧结法制备电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层的方法按以下步骤进行：一、按质量百分比称取60％～85％的Ni60合金粉末与15％～40％WC粉末，混合均匀，得到混合粉末；二、按混合粉末质量的0.5％～5％称取聚乙烯醇并加入到步骤一称取的混合粉末中，调制成膏状，均匀涂覆于电站阀门用钢密封面上，涂层的厚度为1mm～2mm；三、将经步骤二处理的电站阀门用钢放入干燥炉中，以2℃/min～20℃/min速度升温至90℃～110℃并保持0.5h～1.5h；四、将经步骤三处理的电站阀门用钢放入真空热处理炉内，先抽真空至10^-4Pa～10^-3Pa，然后以5℃/min～60℃/min的速度升温至1100℃～1150℃并保持0.5h～10h，降至室温后，得到电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层。

真空烧结法合金制备涂层的方法，以真空炉为热源，在真空条件下将涂覆在基体表面的自熔性合金粉末或金属-陶瓷型复合粉末集中加热至一定温度，使之熔融并润湿基体表面，与基体发生扩散互溶、界面反应，最后冷却结晶凝固的过程，可以改变基体材料表面的成分与组织，从而用表面冶金的方法得到致密、与基体结合牢固的，具有耐磨损、耐腐蚀及耐高温等特殊性能的表面结构涂层。本发明以Ni60合金粉末、WC粉末和有机粘结剂聚乙烯醇调成膏状后，均匀涂覆于钢基体表面，厚度控制在1mm～2mm范围内，以利于涂层耐冲击、耐腐蚀能力，同时有助于避免涂层中缺陷的产生。在干燥及烧结过程中，升温速度较慢，以防止涂层开裂，同时有利于涂层与基体中元素的扩散，同时防止涂层产生裂纹等缺陷。Ni60合金粉末具有较好的耐蚀性、耐磨性，但如果使用温度较高，会导致硬度下降，加入硬质相陶瓷颗粒WC，则可避免上述缺点，从而显著提高其硬度、耐磨性等。

本发明采用烧结技术在电站阀门密封面上制备Ni-WC复合涂层，采用价格便宜的Ni60合金粉末与WC粉末，使成本降低，减少了由于磨损和腐蚀造成的电站阀门密封面上的材料流失过程，从而避免短时间内大量更换阀门所造成的不必要的资源浪费和经济损失，满足工况要求。

附图说明

图1是具体实施方式十九制备的电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层横截面的扫描电镜照片；图2是具体实施方式二十制备的电站阀门用钢密封面表面Ni-WC复合涂层横截面的扫描电镜照片。

具体实施方式