本发明涉及一种喷涂工艺，具体的说是一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层及其喷涂工艺。
背景技术：
电子束冷床熔炼炉（EB炉）是当前优质钛及钛合金锭不可替代的先进熔炼设备，其真空插板阀在海绵钛转鼓给料器中起到真空密封隔离及下料通道的作用，其中的阀板是关键部件之一。阀板在使用过程中长期受到海绵钛的冲击，以及二氧化钛粉尘、钛粉尘的磨损及刮伤。阀板表面产生磨损减薄及刮痕，使得阀体内部橡胶密封圈快速磨损，导致设备真空漏气，进而影响整体设备的正常运转。因此，采用表面硬化技术进行处理，在阀板表面制备一层具有较高硬度的耐磨涂层，有望解决板阀磨损泄漏的问题。
现有解决阀板冲蚀磨损现象的主要技术包括采用耐磨性能更好的材料、优化结构设计以及表面硬化技术等。如申请号为201320612718.7的发明专利中《高温高压耐磨闸阀》中，阀座通过耐磨金属圈安装在阀体上，当阀座密封面磨损后，可以从阀体上拆下更换，确保阀座与阀板之间的密封性能，通过上述结构延长产品使用性能，降低使用成本。在阀门密封面硬化技术方面，申请号为2013044348.3的发明专利《一种密封面表面防腐涂层喷涂工艺》中使用超音速火焰喷涂制备了一层600～900μm的耐磨涂层，涂层结合强度为39～43MPa，但涂层的硬度及后加工并未进行考核，涂层厚度偏大，也不适用于阀板表面。
技术实现要素：
本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层及其喷涂工艺，可以有效地提高阀板表面硬度和耐磨性，延长使用寿命，提高阀板表面耐海绵钛等介质颗粒的冲蚀磨损。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层，所述耐磨涂层的各成份及其质量百分比为：Cr3C2 50~80%，Cr 4~10%，Ni 16~40%。
所述EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层的喷涂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）表面加工：将阀板厚度总体减薄0.3～0.5mm，以作为阀板两面涂层厚度的预留；
（2）表面清洗：对阀板表面进行清洗，去除表面因机加工所带来的油污；
（3）喷砂粗化：将清洗后的阀板固定在卡具上防止变形；首先，采用质量比为2：1的24目和40目棕刚玉砂粒对表面进行喷砂粗化；喷砂要求：喷砂所用压缩空气干燥、无油，气压约0.6~0.8MPa，喷射角为90±10°，喷砂距离为0.15~0.2m，喷砂至阀板表面均匀无反光；
（4）涂层制备: 采用超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备高性能耐磨涂层，厚度0.25~0.40mm，喷涂所用燃气为丙烷，助燃气体为压缩空气，同时使用氩气或氮气为载气，辅助气体为氢气；第一道喷涂时阀板表面需预热，预热后阀板表面温度应≥80℃，喷涂过程中阀板表面温度应≤180℃，采用多道喷涂和压缩空气冷却的方式防止涂层过热及阀板变形，喷涂过程中，要求丙烷压力0.5~0.6MPa，空气压力0.55~0.7MPa，载气压力0.8~1.0MPa，载气流量30~50 L/min，氢气压力0.75~1.0MPa，氢气流量25~50 L/min，送粉速度20~50 g/min，喷涂距离180~250 mm，喷涂角度75~90°，喷涂速度500~1000 mm/s，喷涂步距2~5 mm，燃烧室压力0.3~0.5MPa；
（5）研磨加工：通过研磨加工使阀板尺寸精度、平面度及表面粗糙度满足要求。
步骤（1）中采用铣或磨的加工方法将阀板厚度总体减薄。
步骤（2）中采用丙酮或无水乙醇对阀板表面进行清洗。
步骤（5）中采用80~120目金刚石砂轮对金属陶瓷耐磨涂层进行粗磨，磨削速度20~30m/s，进刀量0.01~0.03mm，粗磨后采用240~320目的金刚石砂轮对金属陶瓷涂层进行精磨，磨削速度25~40m/s，进刀量约0.01mm。
有益效果是：
1、本发明将EB炉插板阀阀板用耐磨涂层及其喷涂工艺，通过涂层合金成分优化设计，并采用HVAF超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备一层高硬度、高结合强度、低孔隙率的特殊涂层来解决阀板磨损现象，从而提高设备整体的使用寿命。
2、本发明提供的阀板表面高性能耐磨涂层技术方案及工艺，可在插板阀阀板表面制备高硬度、高结合强度、低孔隙率的耐磨损涂层，经加工后的涂层厚度为0.15~0.25mm，涂层与基体的结合强度＞60MPa，涂层的显微硬度为7004~1000HV0.1，孔隙率＜2%。本发明获得的高性能耐磨涂层主要用于EB炉插板阀阀板等部件，可以有效地提高阀板表面硬度和耐磨性，延长使用寿命，提高阀板表面耐海绵钛等介质颗粒的冲蚀磨损，具有重要的工程应用价值。与现行涂层及制备技术相比，具有工艺新、涂层加工性能好、成本相对较低等优点。
具体实施方式
一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层，所述耐磨涂层的各成份及其质量百分比为：Cr3C2 50~80%，Cr 4~10%，Ni16~40%。
所述EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层的喷涂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）表面加工：将阀板厚度总体减薄0.3～0.5mm，以作为阀板两面涂层厚度的预留；
（2）表面清洗：对阀板表面进行清洗，去除表面因机加工所带来的油污；
（3）喷砂粗化：将清洗后的阀板固定在卡具上防止变形；首先，采用质量比为2：1的24目和40目棕刚玉砂粒对表面进行喷砂粗化；喷砂要求：喷砂所用压缩空气干燥、无油，气压约0.6~0.8MPa，喷射角为90±10°，喷砂距离为0.15~0.2m，喷砂至阀板表面均匀无反光；
（4）涂层制备: 采用超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备高性能耐磨涂层，厚度0.25~0.40mm，喷涂所用燃气为丙烷，助燃气体为压缩空气，同时使用氩气或氮气为载气，辅助气体为氢气；第一道喷涂时阀板表面需预热，预热后阀板表面温度应≥80℃，喷涂过程中阀板表面温度应≤180℃，采用多道喷涂+压缩空气冷却的方式防止涂层过热及阀板变形，喷涂过程中，喷涂工艺参数见表1。
表1：
（5）研磨加工：通过研磨加工使阀板尺寸精度、平面度及表面粗糙度满足要求。
步骤（1）中采用铣或磨的加工方法将阀板厚度总体减薄。
步骤（2）中采用丙酮或无水乙醇对阀板表面进行清洗。
步骤（5）中采用80~120目金刚石砂轮对金属陶瓷耐磨涂层进行粗磨，磨削速度20~30m/s，进刀量0.01~0.03mm，粗磨后采用240~320目的金刚石砂轮对金属陶瓷涂层进行精磨，磨削速度25~40m/s，进刀量约0.01mm。
实施例1
采用平面磨将阀板厚度从10mm加工至9.6mm，涂层成分为Cr3C2 75%，Cr 5%，Ni 20%。HVAF喷涂工艺为：丙烷压力0.53~0.60MPa，空气压力0.62~0.68MPa,载气流量30L/min，氢气压力0.88MPa，氢气流量45L/min，送粉速度35g/min，喷涂距离200mm，喷涂角度90°，喷涂速度700mm/s，步距3mm。喷涂时燃烧室压力0.41MPa，基体温度110～150℃。制备的涂层结合强度＞60MPa，显微硬度937HV0.1，孔隙率0.98%，经研磨加工后涂层表面粗糙度0.396μm，阀板平面度0.07mm。
实施例2
采用平面磨将阀板厚度从10mm加工至9.7mm，涂层成分为Cr3C2 80%，Cr 4%，Ni 16%。HVAF喷涂工艺为：丙烷压力0.51~0.55MPa，空气压力0.62~0.64MPa,载气流量30L/min，氢气压力0.82MPa，氢气流量50L/min，送粉速度30g/min，喷涂距离180mm，喷涂角度90°，喷涂速度700mm/s，步距3mm。喷涂时燃烧室压力0.40MPa，基体温度110～140℃。制备的涂层结合强度＞60MPa，显微硬度986HV0.1，孔隙率1.28%，经研磨加工后涂层表面粗糙度0.388μm，阀板平面度0.08mm。
实施例3
采用平面磨将阀板厚度从10mm加工至9.6mm，涂层成分为Cr3C2 50%，Cr 10%，Ni 40%。HVAF喷涂工艺为：丙烷压力0.50~0.55MPa，空气压力0.58~0.65MPa,载气流量35L/min，氢气压力0.85MPa，氢气流量50L/min，送粉速度40g/min，喷涂距离200mm，喷涂角度90°，喷涂速度1000mm/s，步距3mm。喷涂时燃烧室压力0.38MPa，基体温度100～150℃。制备的涂层结合强度＞60MPa，显微硬度759HV0.1，孔隙率0.82%，经研磨加工后涂层表面粗糙度0.400μm，阀板平面度0.07mm。
实施例4
一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层，所述耐磨涂层的各成份及其质量百分比为：Cr3C2 50%，Cr 10%，Ni40%。
所述EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层的喷涂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）表面加工：将阀板厚度总体减薄0.3mm，以作为阀板两面涂层厚度的预留；
（2）表面清洗：对阀板表面进行清洗，去除表面因机加工所带来的油污；
（3）喷砂粗化：将清洗后的阀板固定在卡具上防止变形；首先，采用质量比为2：1的24目和40目棕刚玉砂粒对表面进行喷砂粗化；喷砂要求：喷砂所用压缩空气干燥、无油，气压约0.6MPa，喷射角为80°，喷砂距离为0.15m，喷砂至阀板表面均匀无反光；
（4）涂层制备: 采用超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备高性能耐磨涂层，厚度0.25mm，喷涂所用燃气为丙烷，助燃气体为压缩空气，同时使用氩气或氮气为载气，辅助气体为氢气；第一道喷涂时阀板表面需预热，预热后阀板表面温度80℃，喷涂过程中阀板表面温度180℃，采用多道喷涂和压缩空气冷却的方式防止涂层过热及阀板变形，喷涂过程中，要求丙烷压力0.48MPa，空气压力0.58MPa，载气压力0.83MPa，载气流量30 L/min，氢气压力0.76MPa，氢气流量25 L/min，送粉速度20 g/min，喷涂距离180mm，喷涂角度75°，喷涂速度500 mm/s，喷涂步距2mm，燃烧室压力0.35MPa；
（5）研磨加工：通过研磨加工使阀板尺寸精度、平面度及表面粗糙度满足要求。
步骤（1）中采用铣或磨的加工方法将阀板厚度总体减薄。
步骤（2）中采用丙酮或无水乙醇对阀板表面进行清洗。
步骤（5）中采用80目金刚石砂轮对金属陶瓷耐磨涂层进行粗磨，磨削速度20m/s，进刀量0.01mm，粗磨后采用240目的金刚石砂轮对金属陶瓷涂层进行精磨，磨削速度25m/s，进刀量约0.01mm。
实施例5
一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层，所述耐磨涂层的各成份及其质量百分比为：Cr3C2 80%，Cr 4%，Ni16%。
所述EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层的喷涂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）表面加工：将阀板厚度总体减薄0.5mm，以作为阀板两面涂层厚度的预留；
（2）表面清洗：对阀板表面进行清洗，去除表面因机加工所带来的油污；
（3）喷砂粗化：将清洗后的阀板固定在卡具上防止变形；首先，采用质量比为2：1的24目和40目棕刚玉砂粒对表面进行喷砂粗化；喷砂要求：喷砂所用压缩空气干燥、无油，气压约0.8MPa，喷射角为100°，喷砂距离为0.2m，喷砂至阀板表面均匀无反光；
（4）涂层制备: 采用超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备高性能耐磨涂层，厚度0.40mm，喷涂所用燃气为丙烷，助燃气体为压缩空气，同时使用氩气或氮气为载气，辅助气体为氢气；第一道喷涂时阀板表面需预热，预热后阀板表面温度应≥80℃，喷涂过程中阀板表面温度应170℃，采用多道喷涂和压缩空气冷却的方式防止涂层过热及阀板变形，喷涂过程中，要求丙烷压力0.60MPa，空气压力0.70MPa，载气压力1.0MPa，载气流量50 L/min，氢气压力1.0MPa，氢气流量50 L/min，送粉速度50 g/min，喷涂距离250 mm，喷涂角度90°，喷涂速度1000 mm/s，喷涂步距5 mm，燃烧室压力0.50MPa；
（5）研磨加工：通过研磨加工使阀板尺寸精度、平面度及表面粗糙度满足要求。
步骤（1）中采用铣或磨的加工方法将阀板厚度总体减薄。
步骤（2）中采用丙酮或无水乙醇对阀板表面进行清洗。
步骤（5）中采用120目金刚石砂轮对金属陶瓷耐磨涂层进行粗磨，磨削速度20~30m/s，进刀量0.03mm，粗磨后采用320目的金刚石砂轮对金属陶瓷涂层进行精磨，磨削速度40m/s，进刀量约0.01mm。
实施例6
一种EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层，所述耐磨涂层的各成份及其质量百分比为：Cr3C270%，Cr 48%，Ni22%。
所述EB炉设备插板阀阀板耐磨涂层的喷涂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）表面加工：将阀板厚度总体减薄0.4mm，以作为阀板两面涂层厚度的预留；
（2）表面清洗：对阀板表面进行清洗，去除表面因机加工所带来的油污；
（3）喷砂粗化：将清洗后的阀板固定在卡具上防止变形；首先，采用质量比为2：1的24目和40目棕刚玉砂粒对表面进行喷砂粗化；喷砂要求：喷砂所用压缩空气干燥、无油，气压约0.7MPa，喷射角为85°，喷砂距离为0.18m，喷砂至阀板表面均匀无反光；
（4）涂层制备: 采用超音速火焰喷涂工艺在阀板表面制备高性能耐磨涂层，厚度0.3mm，喷涂所用燃气为丙烷，助燃气体为压缩空气，同时使用氩气或氮气为载气，辅助气体为氢气；第一道喷涂时阀板表面需预热，预热后阀板表面温度应≥80℃，喷涂过程中阀板表面温度应175℃，采用多道喷涂和压缩空气冷却的方式防止涂层过热及阀板变形，喷涂过程中，要求丙烷压力0.55MPa，空气压力0.62MPa，载气压力0.90MPa，载气流量40 L/min，氢气压力0.90MPa，氢气流量40 L/min，送粉速度30g/min，喷涂距离200mm，喷涂角度80°，喷涂速度800 mm/s，喷涂步距3mm，燃烧室压力0.42MPa；（5）研磨加工：通过研磨加工使阀板尺寸精度、平面度及表面粗糙度满足要求。
步骤（1）中采用铣或磨的加工方法将阀板厚度总体减薄。
步骤（2）中采用丙酮或无水乙醇对阀板表面进行清洗。
步骤（5）中采用100目金刚石砂轮对金属陶瓷耐磨涂层进行粗磨，磨削速度25m/s，进刀量0.02mm，粗磨后采用300目的金刚石砂轮对金属陶瓷涂层进行精磨，磨削速度50m/s，进刀量约0.01mm。