本發明涉及一種噴涂工藝，具體的說是一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層及其噴涂工藝。
背景技術：
電子束冷床熔煉爐（EB爐）是當前優質鈦及鈦合金錠不可替代的先進熔煉設備，其真空插板閥在海綿鈦轉鼓給料器中起到真空密封隔離及下料通道的作用，其中的閥板是關鍵部件之一。閥板在使用過程中長期受到海綿鈦的沖擊，以及二氧化鈦粉塵、鈦粉塵的磨損及刮傷。閥板表面產生磨損減薄及刮痕，使得閥體內部橡膠密封圈快速磨損，導致設備真空漏氣，進而影響整體設備的正常運轉。因此，采用表面硬化技術進行處理，在閥板表面制備一層具有較高硬度的耐磨涂層，有望解決板閥磨損泄漏的問題。
現有解決閥板沖蝕磨損現象的主要技術包括采用耐磨性能更好的材料、優化結構設計以及表面硬化技術等。如申請號為201320612718.7的發明專利中《高溫高壓耐磨閘閥》中，閥座通過耐磨金屬圈安裝在閥體上，當閥座密封面磨損后，可以從閥體上拆下更換，確保閥座與閥板之間的密封性能，通過上述結構延長產品使用性能，降低使用成本。在閥門密封面硬化技術方面，申請號為2013044348.3的發明專利《一種密封面表面防腐涂層噴涂工藝》中使用超音速火焰噴涂制備了一層600～900μm的耐磨涂層，涂層結合強度為39～43MPa，但涂層的硬度及后加工并未進行考核，涂層厚度偏大，也不適用于閥板表面。
技術實現要素：
本發明目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層及其噴涂工藝，可以有效地提高閥板表面硬度和耐磨性，延長使用壽命，提高閥板表面耐海綿鈦等介質顆粒的沖蝕磨損。
本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：
一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層，所述耐磨涂層的各成份及其質量百分比為：Cr3C2 50~80%，Cr 4~10%，Ni 16~40%。
所述EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層的噴涂工藝，其特征在于：包括以下步驟：
（1）表面加工：將閥板厚度總體減薄0.3～0.5mm，以作為閥板兩面涂層厚度的預留；
（2）表面清洗：對閥板表面進行清洗，去除表面因機加工所帶來的油污；
（3）噴砂粗化：將清洗后的閥板固定在卡具上防止變形；首先，采用質量比為2：1的24目和40目棕剛玉砂粒對表面進行噴砂粗化；噴砂要求：噴砂所用壓縮空氣干燥、無油，氣壓約0.6~0.8MPa，噴射角為90±10°，噴砂距離為0.15~0.2m，噴砂至閥板表面均勻無反光；
（4）涂層制備: 采用超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備高性能耐磨涂層，厚度0.25~0.40mm，噴涂所用燃氣為丙烷，助燃氣體為壓縮空氣，同時使用氬氣或氮氣為載氣，輔助氣體為氫氣；第一道噴涂時閥板表面需預熱，預熱后閥板表面溫度應≥80℃，噴涂過程中閥板表面溫度應≤180℃，采用多道噴涂和壓縮空氣冷卻的方式防止涂層過熱及閥板變形，噴涂過程中，要求丙烷壓力0.5~0.6MPa，空氣壓力0.55~0.7MPa，載氣壓力0.8~1.0MPa，載氣流量30~50 L/min，氫氣壓力0.75~1.0MPa，氫氣流量25~50 L/min，送粉速度20~50 g/min，噴涂距離180~250 mm，噴涂角度75~90°，噴涂速度500~1000 mm/s，噴涂步距2~5 mm，燃燒室壓力0.3~0.5MPa；
（5）研磨加工：通過研磨加工使閥板尺寸精度、平面度及表面粗糙度滿足要求。
步驟（1）中采用銑或磨的加工方法將閥板厚度總體減薄。
步驟（2）中采用丙酮或無水乙醇對閥板表面進行清洗。
步驟（5）中采用80~120目金剛石砂輪對金屬陶瓷耐磨涂層進行粗磨，磨削速度20~30m/s，進刀量0.01~0.03mm，粗磨后采用240~320目的金剛石砂輪對金屬陶瓷涂層進行精磨，磨削速度25~40m/s，進刀量約0.01mm。
有益效果是：
1、本發明將EB爐插板閥閥板用耐磨涂層及其噴涂工藝，通過涂層合金成分優化設計，并采用HVAF超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備一層高硬度、高結合強度、低孔隙率的特殊涂層來解決閥板磨損現象，從而提高設備整體的使用壽命。
2、本發明提供的閥板表面高性能耐磨涂層技術方案及工藝，可在插板閥閥板表面制備高硬度、高結合強度、低孔隙率的耐磨損涂層，經加工后的涂層厚度為0.15~0.25mm，涂層與基體的結合強度＞60MPa，涂層的顯微硬度為7004~1000HV0.1，孔隙率＜2%。本發明獲得的高性能耐磨涂層主要用于EB爐插板閥閥板等部件，可以有效地提高閥板表面硬度和耐磨性，延長使用壽命，提高閥板表面耐海綿鈦等介質顆粒的沖蝕磨損，具有重要的工程應用價值。與現行涂層及制備技術相比，具有工藝新、涂層加工性能好、成本相對較低等優點。
具體實施方式
一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層，所述耐磨涂層的各成份及其質量百分比為：Cr3C2 50~80%，Cr 4~10%，Ni16~40%。
所述EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層的噴涂工藝，其特征在于：包括以下步驟：
（1）表面加工：將閥板厚度總體減薄0.3～0.5mm，以作為閥板兩面涂層厚度的預留；
（2）表面清洗：對閥板表面進行清洗，去除表面因機加工所帶來的油污；
（3）噴砂粗化：將清洗后的閥板固定在卡具上防止變形；首先，采用質量比為2：1的24目和40目棕剛玉砂粒對表面進行噴砂粗化；噴砂要求：噴砂所用壓縮空氣干燥、無油，氣壓約0.6~0.8MPa，噴射角為90±10°，噴砂距離為0.15~0.2m，噴砂至閥板表面均勻無反光；
（4）涂層制備: 采用超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備高性能耐磨涂層，厚度0.25~0.40mm，噴涂所用燃氣為丙烷，助燃氣體為壓縮空氣，同時使用氬氣或氮氣為載氣，輔助氣體為氫氣；第一道噴涂時閥板表面需預熱，預熱后閥板表面溫度應≥80℃，噴涂過程中閥板表面溫度應≤180℃，采用多道噴涂+壓縮空氣冷卻的方式防止涂層過熱及閥板變形，噴涂過程中，噴涂工藝參數見表1。
表1：
（5）研磨加工：通過研磨加工使閥板尺寸精度、平面度及表面粗糙度滿足要求。
步驟（1）中采用銑或磨的加工方法將閥板厚度總體減薄。
步驟（2）中采用丙酮或無水乙醇對閥板表面進行清洗。
步驟（5）中采用80~120目金剛石砂輪對金屬陶瓷耐磨涂層進行粗磨，磨削速度20~30m/s，進刀量0.01~0.03mm，粗磨后采用240~320目的金剛石砂輪對金屬陶瓷涂層進行精磨，磨削速度25~40m/s，進刀量約0.01mm。
實施例1
采用平面磨將閥板厚度從10mm加工至9.6mm，涂層成分為Cr3C2 75%，Cr 5%，Ni 20%。HVAF噴涂工藝為：丙烷壓力0.53~0.60MPa，空氣壓力0.62~0.68MPa,載氣流量30L/min，氫氣壓力0.88MPa，氫氣流量45L/min，送粉速度35g/min，噴涂距離200mm，噴涂角度90°，噴涂速度700mm/s，步距3mm。噴涂時燃燒室壓力0.41MPa，基體溫度110～150℃。制備的涂層結合強度＞60MPa，顯微硬度937HV0.1，孔隙率0.98%，經研磨加工后涂層表面粗糙度0.396μm，閥板平面度0.07mm。
實施例2
采用平面磨將閥板厚度從10mm加工至9.7mm，涂層成分為Cr3C2 80%，Cr 4%，Ni 16%。HVAF噴涂工藝為：丙烷壓力0.51~0.55MPa，空氣壓力0.62~0.64MPa,載氣流量30L/min，氫氣壓力0.82MPa，氫氣流量50L/min，送粉速度30g/min，噴涂距離180mm，噴涂角度90°，噴涂速度700mm/s，步距3mm。噴涂時燃燒室壓力0.40MPa，基體溫度110～140℃。制備的涂層結合強度＞60MPa，顯微硬度986HV0.1，孔隙率1.28%，經研磨加工后涂層表面粗糙度0.388μm，閥板平面度0.08mm。
實施例3
采用平面磨將閥板厚度從10mm加工至9.6mm，涂層成分為Cr3C2 50%，Cr 10%，Ni 40%。HVAF噴涂工藝為：丙烷壓力0.50~0.55MPa，空氣壓力0.58~0.65MPa,載氣流量35L/min，氫氣壓力0.85MPa，氫氣流量50L/min，送粉速度40g/min，噴涂距離200mm，噴涂角度90°，噴涂速度1000mm/s，步距3mm。噴涂時燃燒室壓力0.38MPa，基體溫度100～150℃。制備的涂層結合強度＞60MPa，顯微硬度759HV0.1，孔隙率0.82%，經研磨加工后涂層表面粗糙度0.400μm，閥板平面度0.07mm。
實施例4
一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層，所述耐磨涂層的各成份及其質量百分比為：Cr3C2 50%，Cr 10%，Ni40%。
所述EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層的噴涂工藝，其特征在于：包括以下步驟：
（1）表面加工：將閥板厚度總體減薄0.3mm，以作為閥板兩面涂層厚度的預留；
（2）表面清洗：對閥板表面進行清洗，去除表面因機加工所帶來的油污；
（3）噴砂粗化：將清洗后的閥板固定在卡具上防止變形；首先，采用質量比為2：1的24目和40目棕剛玉砂粒對表面進行噴砂粗化；噴砂要求：噴砂所用壓縮空氣干燥、無油，氣壓約0.6MPa，噴射角為80°，噴砂距離為0.15m，噴砂至閥板表面均勻無反光；
（4）涂層制備: 采用超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備高性能耐磨涂層，厚度0.25mm，噴涂所用燃氣為丙烷，助燃氣體為壓縮空氣，同時使用氬氣或氮氣為載氣，輔助氣體為氫氣；第一道噴涂時閥板表面需預熱，預熱后閥板表面溫度80℃，噴涂過程中閥板表面溫度180℃，采用多道噴涂和壓縮空氣冷卻的方式防止涂層過熱及閥板變形，噴涂過程中，要求丙烷壓力0.48MPa，空氣壓力0.58MPa，載氣壓力0.83MPa，載氣流量30 L/min，氫氣壓力0.76MPa，氫氣流量25 L/min，送粉速度20 g/min，噴涂距離180mm，噴涂角度75°，噴涂速度500 mm/s，噴涂步距2mm，燃燒室壓力0.35MPa；
（5）研磨加工：通過研磨加工使閥板尺寸精度、平面度及表面粗糙度滿足要求。
步驟（1）中采用銑或磨的加工方法將閥板厚度總體減薄。
步驟（2）中采用丙酮或無水乙醇對閥板表面進行清洗。
步驟（5）中采用80目金剛石砂輪對金屬陶瓷耐磨涂層進行粗磨，磨削速度20m/s，進刀量0.01mm，粗磨后采用240目的金剛石砂輪對金屬陶瓷涂層進行精磨，磨削速度25m/s，進刀量約0.01mm。
實施例5
一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層，所述耐磨涂層的各成份及其質量百分比為：Cr3C2 80%，Cr 4%，Ni16%。
所述EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層的噴涂工藝，其特征在于：包括以下步驟：
（1）表面加工：將閥板厚度總體減薄0.5mm，以作為閥板兩面涂層厚度的預留；
（2）表面清洗：對閥板表面進行清洗，去除表面因機加工所帶來的油污；
（3）噴砂粗化：將清洗后的閥板固定在卡具上防止變形；首先，采用質量比為2：1的24目和40目棕剛玉砂粒對表面進行噴砂粗化；噴砂要求：噴砂所用壓縮空氣干燥、無油，氣壓約0.8MPa，噴射角為100°，噴砂距離為0.2m，噴砂至閥板表面均勻無反光；
（4）涂層制備: 采用超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備高性能耐磨涂層，厚度0.40mm，噴涂所用燃氣為丙烷，助燃氣體為壓縮空氣，同時使用氬氣或氮氣為載氣，輔助氣體為氫氣；第一道噴涂時閥板表面需預熱，預熱后閥板表面溫度應≥80℃，噴涂過程中閥板表面溫度應170℃，采用多道噴涂和壓縮空氣冷卻的方式防止涂層過熱及閥板變形，噴涂過程中，要求丙烷壓力0.60MPa，空氣壓力0.70MPa，載氣壓力1.0MPa，載氣流量50 L/min，氫氣壓力1.0MPa，氫氣流量50 L/min，送粉速度50 g/min，噴涂距離250 mm，噴涂角度90°，噴涂速度1000 mm/s，噴涂步距5 mm，燃燒室壓力0.50MPa；
（5）研磨加工：通過研磨加工使閥板尺寸精度、平面度及表面粗糙度滿足要求。
步驟（1）中采用銑或磨的加工方法將閥板厚度總體減薄。
步驟（2）中采用丙酮或無水乙醇對閥板表面進行清洗。
步驟（5）中采用120目金剛石砂輪對金屬陶瓷耐磨涂層進行粗磨，磨削速度20~30m/s，進刀量0.03mm，粗磨后采用320目的金剛石砂輪對金屬陶瓷涂層進行精磨，磨削速度40m/s，進刀量約0.01mm。
實施例6
一種EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層，所述耐磨涂層的各成份及其質量百分比為：Cr3C270%，Cr 48%，Ni22%。
所述EB爐設備插板閥閥板耐磨涂層的噴涂工藝，其特征在于：包括以下步驟：
（1）表面加工：將閥板厚度總體減薄0.4mm，以作為閥板兩面涂層厚度的預留；
（2）表面清洗：對閥板表面進行清洗，去除表面因機加工所帶來的油污；
（3）噴砂粗化：將清洗后的閥板固定在卡具上防止變形；首先，采用質量比為2：1的24目和40目棕剛玉砂粒對表面進行噴砂粗化；噴砂要求：噴砂所用壓縮空氣干燥、無油，氣壓約0.7MPa，噴射角為85°，噴砂距離為0.18m，噴砂至閥板表面均勻無反光；
（4）涂層制備: 采用超音速火焰噴涂工藝在閥板表面制備高性能耐磨涂層，厚度0.3mm，噴涂所用燃氣為丙烷，助燃氣體為壓縮空氣，同時使用氬氣或氮氣為載氣，輔助氣體為氫氣；第一道噴涂時閥板表面需預熱，預熱后閥板表面溫度應≥80℃，噴涂過程中閥板表面溫度應175℃，采用多道噴涂和壓縮空氣冷卻的方式防止涂層過熱及閥板變形，噴涂過程中，要求丙烷壓力0.55MPa，空氣壓力0.62MPa，載氣壓力0.90MPa，載氣流量40 L/min，氫氣壓力0.90MPa，氫氣流量40 L/min，送粉速度30g/min，噴涂距離200mm，噴涂角度80°，噴涂速度800 mm/s，噴涂步距3mm，燃燒室壓力0.42MPa；（5）研磨加工：通過研磨加工使閥板尺寸精度、平面度及表面粗糙度滿足要求。
步驟（1）中采用銑或磨的加工方法將閥板厚度總體減薄。
步驟（2）中采用丙酮或無水乙醇對閥板表面進行清洗。
步驟（5）中采用100目金剛石砂輪對金屬陶瓷耐磨涂層進行粗磨，磨削速度25m/s，進刀量0.02mm，粗磨后采用300目的金剛石砂輪對金屬陶瓷涂層進行精磨，磨削速度50m/s，進刀量約0.01mm。