[发明专利]一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体及其制备方法和应用，属于化工机械领域。本发明首先将锆合金球/球缺体坯进行表面塑性变形处理，得到锆合金球/球缺体前驱体坯；将锆合金球/球缺体前驱体坯进行热氧化处理，得到耐磨耐蚀锆合金球/球缺体。本发明所提供的制备方法得到的耐磨耐蚀锆合金球/球缺体的表面硬度可达到HV1000～1300，具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，且氧化锆陶瓷层致密度高，完整性好。

技术领域

本发明涉及化工机械领域，尤其涉及一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体及其制备方法和应用。

背景技术

锆与锆合金由于其独特的理化性质和力学性能，在核工业、航天、航空领域有着重要的应用，此外由于锆与锆合金在大多数有机酸、无机酸、强碱和某些熔盐中都有优良的耐腐蚀性能，在化工领域可用来制作热交换器、洗涤塔、反应器、泵阀和腐蚀介质管道等，特别是在醋酸工业中，有着镍及镍基合金、钛和钛合金等高耐蚀材料都无法比拟的优异抗腐蚀性能，其耐蚀性甚至比镍合金高一个或者几个数量级。因此，被广泛用来制作醋酸工业用泵阀，具有不可替代的作用。

在醋酸等工业中大量应用的锆合金阀门主要有球阀和旋塞阀，而这些阀门的阀芯表面为球面或者弧面，要求精度高，表面光滑，与阀门内腔配合严密，除要求耐醋酸腐蚀外，还要求耐磨损，目前常规的做法是采用R60702、R60705等耐腐蚀的锆合金加工制作，然而锆合金硬度低，耐磨损性能低下，较快的磨损将导致密封不严，致使阀门过早失效。

为了提高阀门的耐磨性，业界研究人员开发了堆焊锆合金阀门，即在锆合金阀门密封面和阀芯的球面上表面堆焊司太立合金(Stellite)，以期提高阀门的耐磨性能，然而在锆合金上施焊的工艺复杂，难度大，堆焊质量不易控制，后续加工也相当困难，且目前被用于堆焊的司太立合金硬度只有HRC40-50左右，耐磨性有待提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体及其制备方法和应用，本方法所提供的制备方法能够在锆合金球/球缺体表面形成氧化锆陶瓷层，从而得到具有高耐磨和高耐蚀性的锆合金球/球缺体，且该制备方法简单，易于实施。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体的制备方法，包括如下步骤：

将锆合金球/球缺体坯进行表面塑性变形处理，得到锆合金球/球缺体前驱体坯；

将所述锆合金球/球缺体前驱体坯进行热氧化处理，得到耐磨耐蚀锆合金球/球缺体。

优选地，所述表面塑性变形处理的方式为球磨、抛丸加工或豪克能表面加工。

优选地，当所述表面塑性变形处理的方式为球磨或抛丸加工时，表面塑性变形处理后，还包括对表面塑性变形处理后的锆合金球/球缺体坯进行表面平滑处理。

优选地，所述球磨的料球质量比为1:30～50；所述球磨的转速为临界转速的75～90％；所述球磨用研磨球为GCr15轴承钢球。

优选地，所述抛丸加工的弹丸速度为10～70m/s，抛丸量为10～30kg。

优选地，所述豪克能表面加工的振动冲击频率≥2万次/秒，加工线速度为5～80m/min，进给量为0.1～0.5mm/r。

优选地，所述锆合金球/球缺体前驱体坯的表面粗糙度为0.05～0.2μm。

优选地，所述热氧化处理在空气氛围中进行，所述热氧化处理的温度为500～600℃，时间为2～6h。

本发明还提供了一种耐磨耐蚀锆合金球/球缺体，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。

本发明还提供了上述技术方案所述的耐磨耐蚀锆合金球/球缺体作为阀芯的应用。