本文采用HVOF 超音速噴涂工藝、WC-10Co-4Cr 粉末，對高壓閘閥閥板的工作面進行表面強化。實驗結果表明，涂層的結合強度達到72.63Mpa，涂層與基體之間的結合狀態(tài)良好；涂層的維氏硬度值(HV0.3)為1257.1，涂層的微觀硬度值均勻，涂層致密度、韌性良好；涂層的孔隙率為1.5%左右，通過100Mpa 耐水壓試驗，閥板工作面未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，說明涂層致密度好，該孔隙率水平下滿足高壓閘閥的工作需要。

　　閥門廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、機械制造、建筑和國防軍工等國民經(jīng)濟各部門, 已成為各種流體裝置中不可缺少的控制設備。閘閥是指啟閉體(閥板)由閥桿帶動閥座密封面作升降運動的閥門，可接通或截斷流體的通道。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。閘閥相比于其它類型的閥門，具有以下優(yōu)點：

　　(1)流體阻力小；

　　(2)開閉所需外力較��；

　　(3)介質的流向不受限制；

　　(4)全開時，密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小；

　　(5)體形比較簡單，鑄造工藝性較好。

　　同時，閘閥在工程應用過程中也存在如下不足之處：

　　(1)外形尺寸和開啟高度都較大。安裝所需空間較大；

　　(2)開閉過程中，密封面間有相對摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象；

　　(3)閘閥一般都有兩個密封面，給加工、研磨和維修增加困難。

　　高壓閘閥是指，工作介質一般處于常溫或高溫，壓力很高，比如油田采油和注水用閥門等。工作介質一般有氣體和液體介質。閥門一般按表1 所列標準界定。

表1 壓力閥門的類別

　　本文針對國內(nèi)外典型的內(nèi)送粉等離子噴槍的應用現(xiàn)狀進行了綜述，以期為等離子噴涂從業(yè)人員提供一些參考和借鑒。

1、內(nèi)送粉等離子噴涂槍的應用現(xiàn)狀

　　典型的內(nèi)送粉等離子噴槍有加拿大NorthwestMettch 公司開發(fā)的Axial III，Praxair TAFA 公司開發(fā)的SG100，它們的結構、特點及應用如下所述。

　　1.1、Axial III 等離子噴槍

　　Axial III 是Mettch 公司開發(fā)的一種等離子噴槍，它采用三陰極、三陽極設計，以便實現(xiàn)軸向送粉，如圖5 所示。

表2 WC-10Co-4Cr 噴涂粉末的物性參數(shù)

表3 噴涂工藝參數(shù)

2、實驗結果及討論

　　2.1、涂層結合強度

　　本論文采用WDW100A 微機控制電子式萬能試驗機，對涂層的結合強度進行測試，檢測標準按國標GB8642-2002 執(zhí)行。實驗條件：WDW100A 微機控制電子式萬能試驗機，粘膠：E7 膠，位移速度：1.0mm/min，室溫：20℃。測試結果見表4。

表4 結合強度測試表

　　由表中數(shù)據(jù)可知，涂層的平均結合強度為72.63Mpa,說明涂層結合強度良好。圖1 為涂層橫截面的SEM 照片。

圖1 WC-10Co-4Cr 涂層的SEM 照片

　　由圖可以看到，涂層與基體之間，未見氧化物夾雜，無較明顯的空洞，同時基體具有良好的粗糙度，與涂層之間形成了理想的鋸齒形咬合，這就保證了涂層與基體之間良好的結合強度。

　　2.2、涂層硬度

　　本文對涂層進行磨削、拋光處理后，使涂層的光潔度到達Ra≤1 的水平，然后直接對閥板的涂層工作面進行維氏硬度測試，測試壓力為300g 力。測試方法為：在同一個視場下隨機打五個點，得出的五個數(shù)值再取平均值，即為試樣的度值。表5 為對兩個試樣測試的維氏硬度值。由表中數(shù)據(jù)可知，兩個試樣的平均硬度HV0.31200 以上。由圖2 可知，涂層的壓痕狀態(tài)良好，壓痕處無塌陷，說明涂層較為致密，硬度均勻，同時，沿壓痕處無裂紋出現(xiàn)，說明涂層韌性較好。WC-10Co-4Cr 涂層良好的致密度、韌性，以及較為均勻的微觀硬度，保證了涂層具有優(yōu)異的耐磨損性能和良好的抗沖擊性能。

表5 WC-10Co-4Cr 涂層的維氏硬度(HV0.3)

圖2 涂層維氏硬度壓痕的顯微照片

　　2.3、涂層耐壓密封實驗

　　本文首先采用圖像分析技術，對涂層的孔隙率進行了半定量分析。圖3 為通過JP8000 系統(tǒng)噴涂KF-65 粉末所獲得的涂層的孔隙率測試結果。本實驗隨機選取涂層橫截面的兩個視場進行分析。由圖可知，兩個視場下的孔隙率分別為1.6%和1.4%，平均孔隙率1.5%。然后對噴涂后的進行了耐水壓密封實驗。實驗前，將閥板工作面的涂層進行精磨、拋光，然后在水壓為100Mpa(超高壓)下的耐壓試驗，加壓持續(xù)時間為30 分鐘。加壓結束后，實驗結果顯示，閥板工作面均未出現(xiàn)“出汗”、滲水現(xiàn)象，說明密封效果良好，在100Mpa 的水壓力下不會出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。因此，獲得孔隙率水平在1.5%左右的涂層，能夠滿足耐100Mpa 以下的水壓密封要求。圖4 為耐水壓密封實驗裝置。

(a)孔隙率=1.6% (b)孔隙率=1.4%

圖3 WC-10Co-4Cr 涂層孔隙率測試

圖4 閥板耐水壓密封實驗裝置

3、總結

　　采用HVOF 噴涂工藝，WC-10Co-4Cr 粉末噴涂材料，對閥板工作面進行噴涂強化，得出如下結論：

　　(1)涂層的結合強度達到72.63Mpa，涂層與基體之間的結合狀態(tài)良好；

　　(2)涂層的維氏硬度值(HV0.3)為1257.1，涂層的微觀硬度值均勻，涂層致密度、韌性良好；

　　(3)涂層的孔隙率為1.5%左右，通過100Mpa耐水壓試驗，閥板工作面未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，說明涂層致密度好，該孔隙率水平下滿足高壓閘閥的工作需要。