專(zhuān)利名稱(chēng)：氣閥閘板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣閥閘板及其制造方法。
背景技術(shù)：
天然氣輸送管道的閥門(mén)一般稱(chēng)作氣閥，如圖I所示，氣閥中的閘板101在使用過(guò)程中，閘板101面向管道的兩個(gè)工作面需要承受閥門(mén)開(kāi)合時(shí)的磨損以及天然氣中各種腐蝕性氣體的腐蝕等破壞行為，其質(zhì)量不僅對(duì)環(huán)境、人員安全有重要影響，而且對(duì)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益有重要影響。閘板101作為天然氣閥門(mén)中的重要部件，需要良好的抗腐蝕性能，尤其是抗硫化氫性能要求很高。
目前，國(guó)內(nèi)的氣閥閘板產(chǎn)品通常采用42鉻鑰鋼(42CrMo)制造，或者在普通金屬表面堆焊一層鎳基合金。
但是42CrMo和鎳基合金的耐磨、抗腐蝕性能較差無(wú)論是42CrMo還是Ni基合金， 當(dāng)氣體中硫化氫等腐蝕性氣體達(dá)到一定量時(shí)，薄弱部分開(kāi)始腐蝕，脆性變大，腐蝕到一定程度后，容易在開(kāi)關(guān)過(guò)程中因破碎或者失去密封性而報(bào)廢，使用壽命較短。
另外，在氣閥頻繁開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，現(xiàn)有產(chǎn)品表面抗磨損性能也較差，其與對(duì)偶件的摩擦系數(shù)較高，導(dǎo)致閥門(mén)開(kāi)關(guān)困難，尤其是開(kāi)始腐蝕以后開(kāi)關(guān)很困難，操作不易。
再有，當(dāng)氣閥閘板報(bào)廢后，尤其是整體采用42CrMo材料制造的氣閥閘板，當(dāng)閘板表面腐蝕后，如果閘板報(bào)廢，則剩余材料均被浪費(fèi)，使得現(xiàn)有的氣閥閘板成本很高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種氣閥閘板及其制造方法，能夠使氣閥閘板擁有更好的耐磨和耐腐蝕性能。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種氣閥閘板，包括閘板基體，所述閘板基體上覆蓋有金屬陶瓷層；
所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括
鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、鎳40 44%。
優(yōu)選地，所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括
鉻 16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%ο
優(yōu)選地，所述閘板基體材料為45號(hào)鋼。
優(yōu)選地，所述金屬陶瓷層厚度為廣I. 5毫米。
優(yōu)選地，所述金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體的兩個(gè)工作面上。
一種氣閥閘板的制造方法，該方法包括
在閘板基體上涂覆金屬陶瓷材料粉末；
其中，所述金屬陶瓷材料粉末以質(zhì)量百分比記，包括
鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、鎳40 44% ；
將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。
優(yōu)選地，所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括
鉻16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%。
優(yōu)選地，所述將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上，包括
通過(guò)激光融覆將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。
優(yōu)選地,所述激光融覆包括
所述激光的波長(zhǎng)為100(Tl060nm ;能量密度為6(T80J/mm2，在所述金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間為4飛分鐘。
優(yōu)選地，所述金屬陶瓷材料粉末的粒度為15CT300目。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明的這種氣閥閘板及其制造方法，在閘板基體上覆蓋耐磨性能和耐腐蝕性能較高的金屬陶瓷層；其中，所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括 鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、鎳40 44%，該金屬陶瓷層具有硬度高，耐磨性、耐腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)，經(jīng)測(cè)定該金屬陶瓷層的洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)C (HRC)達(dá)到67 70，而42CrMo 一般在HRC50以下，鎳基耐磨合金如Ni-Cr合金、Ni-Cr-Mo合金、Ni-Cr-Fe合金、Ni-Cu合金、Ni-P和Ni-Cr-P合金、Ni-Cr-Mo-Fe合金等，一般在HRC60以下，而硬度提高即帶來(lái)了耐磨性能的提升，而對(duì)于腐蝕性氣體，如硫化氫的耐受性能，也較42CrMo和鎳基合金更好。經(jīng)過(guò)使用驗(yàn)證，本發(fā)明的氣閥閘板的使用壽命是現(xiàn)有一般產(chǎn)品的5倍以上。
另外，由于具有金屬陶瓷層作為耐磨耐腐蝕層，閘板基體無(wú)需使用耐磨耐腐蝕的材料，可以使用較為廉價(jià)的45號(hào)鋼制造,相比全部由42CrMo制造的氣閥閘板,成本大大降低。
由于只在閘板基體的兩個(gè)工作面覆蓋金屬陶瓷層，當(dāng)工作面磨損后，可以在閘板基體的工作面再次覆蓋一層金屬陶瓷材料，就可以繼續(xù)使用，大大節(jié)約了原材料成本。
再有，通過(guò)激光融覆將金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上時(shí)，可以使金屬陶瓷材料粉末中的鉻和碳形成硬質(zhì)相碳化鉻，成為該金屬陶瓷材料主要的耐磨成分，提高材料的耐磨和耐腐蝕性能。鐵、鎳是液相燒結(jié)，基本杜絕粉末之間的空隙，避免出現(xiàn)缺陷，并且與閘板基體金屬形成少量化合物，提高與閘板基體之間的結(jié)合力； 非金屬材料成分硅可以提高金屬材料成分的浸潤(rùn)性能和擴(kuò)散速度，通過(guò)激光融覆，使金屬陶瓷材料與金屬閘板基體形成冶金反應(yīng)，有很高的結(jié)合強(qiáng)度，可以在金屬閘板基體表面形成致密的金屬陶瓷層，不易從閘板基體上脫落，減少了因涂層脫落造成的閘板提前報(bào)廢。


圖I為現(xiàn)有氣閥及氣閥閘板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的氣閥閘板主視圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的氣閥閘板俯視圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的氣閥閘板制造方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的氣閥閘板主視圖，包括閘板基體201和金屬陶瓷層202，其中，所述金屬陶瓷層202以質(zhì)量百分比記，包括鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、 鎳40 44%。
例如，可以是，鉻15%、硅5%、鐵30%、碳10%、鎳40% ；
或者是鉻11%、硅5%、鐵35%、碳5%、鎳44% ；
或者是鉻20%、硅5%、鐵30%、碳5%、鎳40% ；
或者是鉻10%、硅 10%、鐵 31%、碳 5%、鎳 44% ；
其中，為達(dá)最佳耐磨耐腐蝕性，所述金屬陶瓷層202以質(zhì)量百分比記，包括鉻 16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%ο
其中，閘板基體201可以采用任意現(xiàn)有閘板材料，為了可以與金屬陶瓷層202之間的緊密結(jié)合，閘板基體201優(yōu)選采用金屬材料，例如鐵、銅、錫等，為了節(jié)省成本同時(shí)兼顧使用性能，所述閘板基體201可以采用45號(hào)鋼，從而達(dá)到成本和性能的一個(gè)平衡。
另外，所述金屬陶瓷層201的厚度可以為廣I. 5毫米，該厚度數(shù)值是根據(jù)產(chǎn)品使用壽命設(shè)計(jì)的，在該厚度下，氣閥閘板的性?xún)r(jià)比較高；如果厚度太薄，當(dāng)有粗、硬顆粒如鐵削等時(shí)容易被劃穿；如果厚度太厚，產(chǎn)品制造難度加大，而且產(chǎn)品磨損I毫米后會(huì)使閥門(mén)壓力密封下降，閥門(mén)也會(huì)報(bào)廢，此時(shí)剩余的材料均會(huì)被浪費(fèi)，所以經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和壽命考慮，Γ1. 5毫米為較佳值，當(dāng)然如果不考慮成本和使用壽命的因素，金屬陶瓷層201的厚度則可以任意設(shè)置。
如圖2所示，從成本上考慮，所述金屬陶瓷層202可以覆蓋在所述閘板基體201的兩個(gè)工作面上，即接觸管道中氣體的面上，其它非工作面可以不覆蓋，當(dāng)然，如果進(jìn)一步從成本上考慮，還可以根據(jù)管道內(nèi)的氣體流向，僅在氣體直接沖擊的一個(gè)工作面上覆蓋金屬陶瓷層202，如果不考慮成本，也可以在閘板基體201表面完全覆蓋金屬陶瓷層202。
另外，作為一個(gè)較佳實(shí)施例，也可以在氣體直接沖擊的一個(gè)工作面上覆蓋較厚的金屬陶瓷層202，在另一面覆蓋較薄的金屬陶瓷層202，具體兩個(gè)工作面上覆蓋金屬陶瓷層 202的厚度，可以根據(jù)實(shí)際使用情況確定，例如一面是I. 5毫米，另一面O. 5毫米。當(dāng)然兩個(gè)工作面上金屬陶瓷層202的厚度均采用氣體直接沖擊的情況設(shè)計(jì)也有好處，在一個(gè)面磨損腐蝕后，可以將該氣閥閘板兩個(gè)工作面交換，從而繼續(xù)使用，可以延長(zhǎng)氣閥閘板的使用壽命O
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的氣閥閘板俯視圖，如圖3所示，包括
閘板上允許氣體通過(guò)的通孔301，用于與閘板控制部件連接的連接裝置302，工作面上覆蓋的金屬陶瓷層202。
閘板通過(guò)連接裝置302與氣閥中的閘板控制部件連接，從而使閘板可以在控制部件的控制下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)閉，閘板移動(dòng)時(shí)，將通孔301移動(dòng)到管道口徑內(nèi)時(shí)，氣體可以通過(guò)閘板，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)啟，將通孔301移動(dòng)到管道口徑外時(shí)，氣體不能通過(guò)閘板，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)閉合。
圖2、3中僅給出了氣閥閘板外形的一個(gè)例子，實(shí)際中氣閥閘板的外形根據(jù)閥門(mén)和管道形狀的不同，可以根據(jù)不同的需求任意制作。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述氣閥閘板的制造方法，如圖4所示，該方法包括
步驟401，在閘板基體上涂覆金屬陶瓷材料粉末；
其中，所述金屬陶瓷材料粉末以質(zhì)量百分比記，包括鉻15 20%、硅5 10%、鐵 30 35%、碳 5 10%、鎳 40 44% ；
步驟402，將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。
其中，步驟401中，金屬陶瓷材料粉末中各組分可以是
鉻15%、硅 5%、鐵 30%、碳 10%、鎳 40% ；
或者是鉻11%、硅5%、鐵35%、碳5%、鎳44% ；
或者是鉻20%、硅5%、鐵30%、碳5%、鎳40% ；
或者是鉻10%、硅 10%、鐵 31%、碳 5%、鎳 44% ；
較佳的，為達(dá)最佳耐磨耐腐蝕性，所述金屬陶瓷材料粉末以質(zhì)量百分比記，包括 鉻 16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%ο
其中，所述在閘板基體上結(jié)合覆蓋金屬陶瓷層的具體實(shí)現(xiàn)方法可以采用任意現(xiàn)有成熟方法，例如將金屬陶瓷層的原料粉末涂覆在所述閘板基體上，通過(guò)保護(hù)氣氛燒結(jié)，使所述金屬陶瓷層的原料粉末形成金屬陶瓷層并結(jié)合覆蓋在所述閘板基體上。另外，也可以采用堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積等方式將所述金屬陶瓷層的原料粉末形成金屬陶瓷層并結(jié)合覆蓋在所述閘板基體上。
較佳地，可以采用激光融覆法，即將所述金屬陶瓷層的原料粉末涂覆在所述閘板基體上，通過(guò)激光融覆，使所述金屬陶瓷層的原料粉末形成金屬陶瓷層并結(jié)合覆蓋在所述閘板基體上。采用激光熔覆法時(shí)，通過(guò)控制激光的波長(zhǎng)、能量密度和在金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間，可以使閘板基體表層與金屬陶瓷層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低， 與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基層表面的耐磨性能和耐腐蝕性能。
其中，具體激光熔覆工藝可以采用預(yù)置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預(yù)置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料可以以粉、絲或板的形式預(yù)制在閘板基體上，其中以粉末的形式比較容易形成均勻的涂層表面。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時(shí)完成。熔覆材料可以以粉末的形式送入，也可以采用線(xiàn)材或板材進(jìn)行同步送料。
較佳地，原料粉末的粒度可以為150 300目，原料粉末的粒度控制在150 300目， 便于原材料粉末的均勻混合，混合的越均勻，最終形成的金屬陶瓷層的耐磨性能、耐腐蝕性能的分布越平均，減少金屬陶瓷層不同部位性能不同的情況。
其中激光融覆時(shí)，激光器可以使用二氧化碳(CO2)激光器和固體激光器等，
采用的激光的波長(zhǎng)可以為100(Tl060nm ;能量密度可以為6(T80J/mm2，在金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間可以為4飛分鐘。
例如，激光的波長(zhǎng)可以為IOOOnm ;能量密度可以為60J/mm2，在金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間可以為6分鐘。
或者激光的波長(zhǎng)可以為1060nm ;能量密度可以為80J/mm2，在金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間可以為4分鐘。
或者，或者激光的波長(zhǎng)可以為1030nm ;能量密度可以為70J/mm2，在金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間可以為5分鐘。6
按照上述激光融覆方式，可以將金屬陶瓷材料粉末熔融并結(jié)合覆蓋在閘板基體上，形成與閘板基體緊密結(jié)合的致密耐磨耐腐蝕的金屬陶瓷層。
另外，金屬陶瓷層原料粉末形成的金屬陶瓷層的厚度優(yōu)選可以為f I. 5毫米。理由如產(chǎn)品實(shí)施例，這里不再贅述。
經(jīng)上述激光融覆方式使金屬陶瓷層與閘板基體結(jié)合，結(jié)合的強(qiáng)度更高，不容易脫落，且金屬陶瓷層更加致密，耐磨耐腐蝕性能更好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣閥閘板，包括閘板基體，其特征在于，所述閘板基體上覆蓋有金屬陶瓷層； 所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、鎳40 44%。
2.如權(quán)利要求I所述的氣閥閘板，其特征在于，所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括鉻 16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%ο
3.如權(quán)利要求I所述的氣閥閘板，其特征在于，所述閘板基體材料為45號(hào)鋼。
4.如權(quán)利要求I所述的氣閥閘板，其特征在于，所述金屬陶瓷層厚度為廣I.5毫米。
5.如權(quán)利要求I所述的氣閥閘板，其特征在于，所述金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體的兩個(gè)工作面上。
6.一種氣閥閘板的制造方法，其特征在于，該方法包括在閘板基體上涂覆金屬陶瓷材料粉末；其中，所述金屬陶瓷材料粉末以質(zhì)量百分比記，包括鉻15 20%、硅5 10%、鐵30 35%、碳5 10%、鎳40 44% ；將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。
7.如權(quán)利要求6所述的氣閥閘板的制造方法，其特征在于，所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括鉻 16%、硅 6%、鐵 30%、碳 8%、鎳 40%ο
8.如權(quán)利要求6所述的氣閥閘板的制造方法，其特征在于，所述將金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上，包括通過(guò)激光融覆將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。
9.如權(quán)利要求8所述的氣閥閘板的制造方法，其特征在于，所述激光融覆包括所述激光的波長(zhǎng)為100(Tl060nm ;能量密度為6(T80J/mm2，在所述金屬陶瓷材料粉末上輻照的時(shí)間為4 6分鐘。
10.如權(quán)利要求8所述的氣閥閘板的制造方法，其特征在于，所述金屬陶瓷材料粉末的粒度為150 300目。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣閥閘板，包括閘板基體，其特征在于，所述閘板基體上覆蓋有金屬陶瓷層；所述金屬陶瓷層以質(zhì)量百分比記，包括鉻15~20%、硅5~10%、鐵30~35%、碳5~10%、鎳40~44%。本發(fā)明還公開(kāi)了一種氣閥閘板的制造方法，該方法包括在閘板基體上涂覆金屬陶瓷材料粉末；其中，所述金屬陶瓷材料粉末以質(zhì)量百分比記，包括鉻15~20%、硅5~10%、鐵30~35%、碳5~10%、鎳40~44%；將所述金屬陶瓷材料粉末結(jié)合形成金屬陶瓷層覆蓋在所述閘板基體上。該氣閥閘板及其制造方法能夠使氣閥閘板擁有更好的耐磨和耐腐蝕性能。
文檔編號(hào)C23C24/10GK102935740SQ20121045441
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者李信, 魯偉員, 鄒小軍, 鄒國(guó)雄, 張先 申請(qǐng)人:四川久信科技集團(tuán)有限公司