[发明专利]一种硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法

说明书

本发明属于金属表面硬化处理技术领域。为了解决硬密封球阀密封副在采用常规表面硬化处理后，无法同时满足硬度、耐磨性和耐蚀性的问题，本发明提出了一种全新的硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法。该方法首先对球体和阀座进行喷焊镍基合金的表面硬化处理，形成硬度为550～750HV的硬化层；然后对完成喷焊镍基合金的球体和阀座进行物理气相沉积的表面硬化处理，使所述球体和所述阀座的最终表面硬度达到1400～1800HV。通过采用本发明的硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法，使阀体和阀座的配合表面形成一层具有耐磨、耐蚀以及高硬度的复合硬化层，从而提高硬密封球阀的使用寿命。

技术领域

本发明属于金属表面硬化处理技术领域，具体涉及一种对硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法。

背景技术

硬密封球阀是指球阀密封副(即球体密封面与阀座密封面)的材料配对为金属对金属的球阀。其中，球体和阀座作为硬密封球阀的核心部件，一旦两者之间组成的密封副失效将导致硬密封球阀的使用寿命终止，而球体和阀座之间的磨损、划伤和锈蚀是引起两者组成的密封副失效的主要原因。因此，提高硬密封球阀中球体和阀座两者之间的硬度和耐磨性是提高硬密封球阀使用寿命的重要途径。

目前，提高硬密封球阀密封副的硬度和耐磨性主要依靠对球体和阀座的表面处理，其中最常规的方式为氮化热处理。通过氮化热处理在球体和阀座的表面各自形成一层0.1～0.3mm的氮化层，从而提高其表面的硬度和耐磨性。但是氮化热处理后的球体和阀座的表面耐蚀性较差，容易产生锈蚀。而且由于氮化热处理的温度高、时间长，极易引起球体和阀座的外形尺寸变化，此时需要对球体和阀座的外形尺寸进行修整，保证两者的配合尺寸。但是，当外形尺寸变化较大时，对球体和阀座的外形尺寸修整将导致氮化层厚度减小甚至消失，从而使表面硬度大大减低，缩短了硬密封球阀的使用寿命。

发明内容

为了解决硬密封球阀密封副在采用常规表面硬化处理后，无法同时满足硬度、耐磨性和耐蚀性的问题，本发明提出了一种全新的硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法。通过采用全新的硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法，使球体和阀座的配合表面形成一层具有耐磨、耐蚀以及高硬度的复合硬化层，从而提高硬密封球阀的使用寿命。

本发明的硬密封球阀密封副的表面硬化处理方法：首先对球体和阀座进行喷焊镍基合金的表面硬化处理，形成硬度为550～750HV的硬化层；然后对完成喷焊镍基合金的表面硬化处理的球体和阀座进行物理气相沉积的表面硬化处理，使所述球体和所述阀座的最终表面硬度达到1400～1800HV。

优选地，所述球体和所述阀座首先通过喷焊不同成分的镍基合金，使两者之间产生50～150HV的表面硬度差，再通过物理气相沉积的表面硬化处理将球体和阀座之间的表面硬度差最终控制在150～250HV。

进一步优选地，所述球体和所述阀座喷焊的不同镍基合金可以为Ni65和Ni60，Ni62和Ni55，Ni60和Ni55中的任意一组。

优选地，所述球体和所述阀座进行物理气相沉积的表面硬化处理时，表面涂层介质选用CrN，提高球体和阀座的耐磨和抗蚀性能。

进一步优选地，所述球体和所述阀座进行物理气相沉积的表面硬化处理时，温度在300～350℃，时间为3h，硬化层厚度控制为3～5μm。

优选地，本发明还包括对所述球体和所述阀座进行研磨处理，所述研磨处理在所述喷焊镍基合金的表面硬化处理和所述物理气相沉积的表面硬化处理之间进行，对球体和阀座的表面进行尺寸修整和提高光洁度。

进一步优选地，所述球体和所述阀座完成表面研磨处理后，表面粗糙度≤R0.8μm，从而降低球体与阀座之间的摩擦系数，减小摩擦力。

进一步优选地，所述球体和所述阀座完成表面研磨处理后，对所述球体和所述阀座表面进行清洁处理。

优选地，所述球体和所述阀座采用相同的基体材质，提高加工效率，降低加工成本。