球閥,蝶閥,截止閥,氣動球閥,氣動角座閥

金屬硬密封球閥陶瓷涂層材料的學術研究    

    陶瓷涂層延長設備的使用壽命,提高基體材料的耐腐蝕性和耐磨性。正因為如此，他們常常用于像把石頭變成金子或鎳的如濕法冶金過程中的金屬硬密封球閥的保護涂層。

    陶瓷涂層，如氧化鉻（Cr2O3）和二氧化鈦（TiO2）熱噴涂應用在高腐蝕性的化學過程，包括采礦和礦石的開采。由行業需求降低成本，導致工程公司已經并將繼續開發創新的解決方案，納米TiO2涂層和TiO2+Cr2O3陶瓷混合。最新的研究結果表明，優化平衡的硬而脆的Cr2O3階段和柔軟有韌性的TiO2相相結合會有更高的磨損程度，磨損和耐磨損性。

    采礦的工藝環境都是腐蝕和易磨損的。在采礦中，閥門是有助于輸送泥漿的，這是一個由水混合的固體組成的泥漿。與油氣流動過程相反，在開采的泥漿流中的固體，而液體作為載體。在挖掘、固液比可以從10-80%范圍約0.5%至2%。在一個固體輸送管道，輸送的材料必須是地面，所以它可以被懸浮在水中，實現液體狀的流動模式，與一個顆粒大小分布，可以跨越三個數量級。為了減少摩擦和減輕侵蝕，流動速度通常保持

高于固體沉積發生的流速。

    到達礦物處理廠后，所需的礦物是從構成巖石的其他元素和雜質中分離出來的。在某些情況下，這可以通過傳統的方法，如冶煉完成；然而，能源成本和環境政策促進了濕法冶煉采用水化學的應用。它是在濕法冶金過程中，我們發現一個最苛刻的閥的應用。在這里不僅泵閥門隔離，更重要的是在制備的高壓釜加熱漿開始壓力誘導的化學反應使巖石為貴金屬。

    這些通常被認為是最嚴苛的工作環境，他們需要特制的材料和閥門設計的應用程序，閥門的制造也需要優化。在開啟和關閉位置流中的顆粒，確保可靠的切斷。他們相對容易在漿料中的應用操作，因為球自身旋轉無驅行固體而容忍非常強大的驅動系統的使用。這有利于在關鍵的情況下快速關閉。

    濕法冶金應用的典型MSBV設計由浮球與固定座的接觸。球和閥座之間的恒定接觸減少了密封面對腐蝕性產品的暴露。該球和閥座是由鈦或雙相不銹鋼基板的陶瓷涂層保護。該涂層的主要功能是提高承載能力和摩擦學性能的基礎材料如何相互作用的表面將如何反應的摩擦和磨損。該涂層延長了設備的使用壽命，特別是在球運動階段。

    20年前開始濕法冶金，常規采用大氣等離子噴涂Cr2O3是保護閥門極度磨損的首選涂料。隨著時間的推移和大量試驗的基礎上，二氧化硅（SiO2）和二氧化鈦（TiO2）被添加到原來的Cr2O3共混改善塑性和韌性的涂層。后來，在鎳的回收工藝中，高壓酸浸（HPAL）的開發和使用。該過程類似于于：紅土鎳礦在高壓釜中硫酸環境在4.1（600 PSI）和464以上o華氏溫度（240oC）析出鎳。然而，HPAL操作在高壓力，其中，當結合較高的氯含量，產生更多的腐蝕環境（例如，鈦是容易HPAL縫隙腐蝕）。因為它在這個環境是相對惰性的，似乎選擇TiO2是一種很有前途的。然而，機械和摩擦學性能明顯低于常規TiO2的Cr2O3，導致更高的磨損率。

    行業一直致力于優化HPAL涂料解決方案。已被認為是緩解腐蝕的幾種方案，并進行了測試，每個實驗結果都不一樣。嘗試包括中間粘結層的使用，如黃金和鉭，將基料和Cr2O3面漆之間。一個工程公司采用納TiO2（nTiO2）涂層，它一直相當不錯。另一家公司開發了一種陶瓷混合TiO2和Cr2O3獲得純TiO2薄膜來提高耐腐蝕性和表面的摩擦學性能。

    根據現場經驗優選涂層材料進行了研究。四試驗材料為1混合物，2）TiO2-Cr2O3，3）和4）n-tio2-Cr2O3 N-TiO2。用于粉末制造N-TiO2顆粒（N-TiO2 millidyne）小于200納米，雖然比傳統的熱噴涂粉末更細，在其他納米基粉末可用于熱噴涂加工范圍。

    專門準備了一個新的混合和這個項目的N-TiO2和Cr2O3噴涂參數。氮摻雜二氧化鈦粉末混合燒結和熔融，Cr2O3粉粉碎。沉積的挑戰是確保Cr2O3顆粒熔化為了避免粒子反彈撞擊基板，以及由相同粒子侵蝕沉積的TiO2層。

    該項目的目標是評估這四個有前途的濕法冶金應用陶瓷涂層的力學和摩擦學性能，包括新的n-tio2-Cr2O3交融。采用顯微硬度壓痕儀和萬能拉伸試驗機測定硬度和抗剪強度。在滑動磨損涂層的耐磨性，用標準的銷盤試驗磨損和擦傷的條件下，耐磨測試和定制設計的磨損試驗。

    Cr2O3陶瓷材料單獨表現出最高的硬度及最佳滑動磨損性能和摩擦系數。正如預期的那樣，Cr2O3的TiO2和n-tio2-Cr2O3共混物的硬度和耐磨性與陶瓷成分息息相關。這些結果陷入與磨損的顯微鏡觀測線軌道銷盤試驗后，TiO2-Cr2O3二氧化鈦涂層的寬而深的磨痕。與此相反，Cr2O3和n-tio2-Cr2O3涂料具有小的磨痕淺表面，顯示輕微的磨粒磨損。

    在磨損方面，n-tio2-Cr2O3共混物的干、濕磨試驗相比，陶瓷材料有更好的結果。該TiO2-Cr2O3涂層高性能歸因于優化平衡的硬而脆的Cr2O3相和軟而有韌性的TiO2相之間。同樣的，本研究的結果表明這兩種材料制成的耐磨性能超過了單獨的Cr2O3或N-TiO2。

    金屬硬密封球閥陶瓷涂層材料的學術研究試驗結果表明，添加TiO2提高涂層耐磨性能來自于改善涂層的韌性。N-TiO2涂層含有所謂的“納米-區”，即未熔化的團聚N-TiO2作為裂紋避雷器區域。相對于磨損，涂層的n-tio2-Cr2O3排名第一，Cr2O3和TiO2，TiO2-Cr2O3，排名第二，分別第三和第四。

    總體結果表明，n-tio2-Cr2O3提供最佳的整體的摩擦學性能與其它測試陶瓷，即Cr2O3和TiO2。N-TiO2和Cr2O3的新型混合至TiO2-Cr2O3混合提供一貫優良的摩擦學性能。

    對于強腐蝕的環境中，通常是在濕法冶金過程中，使用熱噴涂陶瓷涂層，在如TiO2、Cr2O3應用耐腐蝕基材如鈦是一個傳統的解決方案。

    研究者正在優化這一現有的技術通過調整化學成分和微觀結構，以最大限度地提高強度，韌性和耐腐蝕性。N-TiO2和Cr2O3的新型組合有優良的摩擦學性能，超過簡單的TiO2-Cr2O3交融。因此，這種新的混合材料

似乎是一種很好的發展前景。如果全面的商業部署需要進一步的優化和現場測試。

    這些結果預示這是一個重要的機會，提高客戶工廠的正常運行時間和實施新的涂層方法也可以降低成本。不過，面對新的挑戰就是閥門制造商合作，發展工程涂料解決方案用戶將會大大受益。雖然這種優化將通常需要測試，回報是通過增加客戶工廠的正常運行時間，最大程度降低成本，并提高了可靠性和安全性。?