阀表面处理

1. 介绍

阀充当油中流体处理系统的关键 & 气体, 发电, 水处理和食物加工.

然而, 严格的操作条件 - 腐蚀性化学品, 高温, 磨料颗粒和循环应力 - 质量降解未处理的阀表面.

通过应用正确的表面处理, 工程师可以通过过度增强耐腐蚀性 90 %, 将磨损寿命延长3-5倍, 并维护数百万个开/关周期的可靠密封.

本文探讨了阀表面工程从基本面到尖端趋势, 借助数据支持的见解和阀制造商和最终用户的主动指导.

2. 阀表面处理的基础

阀表面处理操纵组件的最外面微米, 创建与散装基材不同的属性.

阀体可能在上方拥有拉伸强度 400 MPA, 其未受保护的表面腐蚀，最高 0.2 毫米/年在海水.

应用正确的饰面翻转该动态的翻转, 将腐蚀率降低到以下 0.005 mm/年.

关键性能标准包括:

• 耐腐蚀性: 通过盐分测试测量 (ASTM B117), 未涂层的钢可能会失败 24 小时, 而优质的镍磷涂层则持续 1 000 小时.
• 戴阻力: 通过销钉磨损测试量化, 涂料等碳化碳化物HVOF等涂料在上方交付硬度 1 200 HV, 表现优于钢基材 (250 HV) 近五倍.
• 表面硬度: 微标度测量 (ASTM E384) 确认硝化剂将表面硬度提升至600-1 000 HV.
• 摩擦和密封: 较低的摩擦系数 (m < 0.2) 在基于PTFE的聚合物涂层中有助于阀实现气泡直接关闭, 特别是在球和蝴蝶瓣中.

有资格治疗, 工程师依靠一系列测试-Alt -Spray, 微值, 粘附 (盘子), 孔隙率 (电化学阻抗) - 验证涂层承受现实世界的压力.

3. 主要的表面处理技术

表面处理技术通过形成对抗腐蚀的保护性或功能层来增强阀的性能, 穿, 和环境退化.

每种技术都有自己的优势, 理想的用例, 和材料兼容性.

3.1 电化学过程

电化学表面处理被广泛用于阀行业，以改善耐腐蚀性, 佩戴性能, 和表面均匀性.

这些过程使用电气或化学能在阀表面沉积或转化材料.

它们的精度和适应性使它们适合大型工业阀和小型工业阀, 高精度组件.

3.1.1 电镀

电镀 是通过将电流通过装有金属离子沉积的电流传递到阀成分上的金属层的过程.

该技术对于改善耐腐蚀性特别有效, 表面硬度, 和美学.

常见电镀材料:

• 镍 (在): 增强腐蚀和耐磨性; 通常用于化学, 油 & 气体, 和海洋阀.
• 铬 (Cr): 提供辛苦, 光滑的, 和装饰效果; 阀杆和座位表面的理想选择.
• 锌 (Zn): 提供牺牲腐蚀保护; 通常用于低压, 大气应用.

优势:

• 受控厚度 (通常为5–50 µm)
• 对钢的良好粘合, 黄铜, 和铝底物
• 具有成本效益和可扩展性

限制:

• 可能需要治疗后 (例如。, 烘烤) 以缓解氢化
• 视线过程; 复杂的几何形状可能遭受不平衡的沉积

3.1.2 电镀

与电镀不同, 电气电镀不依赖于外部电流.

反而, 它使用受控的化学反应将均匀涂层沉积在所有裸露的表面上 - 没有几何形状.

此方法对于内部阀通道特别有价值, 线程, 和盲腔.

通用涂料系统:

• 镍 - 磷 (掐): 提供均匀的厚度和出色的耐腐蚀性. 高磷版本 (>10% p) 抵抗积极的媒体，例如酸和海水.
• 镍 - 堡 (in-b): 提供了卓越的硬度 (>900 HV) 并戴阻力.
• 铜和钴合金: 用于利基化学兼容性和润滑应用.

优势:

• 高度均匀的涂层 (典型的厚度: 10–50 µm)
• 无需电气接触点
• 适用于复合物, 高精度阀成分

限制:

• 与电镀相比，沉积速度较慢
• 更复杂的化学和浴室维护

3.1.3 转换涂层

转化涂层化学修改阀表面以形成保护性氧化物或磷酸盐层.

这些通常用作独立涂料的独立治疗或底漆 (例如。, 油漆或粉末涂料).

主要类型:

• 钝化 (对于不锈钢): 去除游离铁并通过富集氧化铬层增强耐腐蚀性.
• 磷酸化: 产生一个结晶的磷酸盐层，可改善油漆粘附并提供轻度的耐腐蚀性.
• 阳极氧化 (主要用于铝阀): 电化学形成厚, 稳定的氧化物层可抵抗腐蚀，可以染色以进行美学.

优势:

• 改善油漆/涂料粘附
• 增强耐腐蚀性而不会显着改变尺寸
• 环境适应能力 (一些过程符合ROHS)

限制:

• 薄膜 (通常 <5 µm) 在没有面漆的情况下，可能无法在恶劣的环境中提供足够的保护
• 不适合所有金属 (例如。, 对碳钢的影响有限)

3.2 热喷和物理沉积

热喷雾和物理沉积方法创造了强大的, 耐磨, 通过机械或化学粘合材料到阀表面的耐腐蚀涂料.

这些高能技术提供了更厚的, 比电化学过程密集的膜, 使其适合严重的服务条件.

3.2.1 火焰, HVOF, 和血浆喷涂

第一的, 火焰, 高速氧气燃料 (HVOF), 血浆将所有项目熔融或半摩尔质颗粒喷涂到阀底物上，以高速.

因此, 颗粒变平和键, 形成连续的, 紧密粘附到 500 µm 厚的.

• 火焰喷涂

• • 材料: 铝, 锌, 和简单合金
  • 典型的厚度: 100–300 µm
  • 好处: 低设备成本, 通用阀的良好腐蚀保护
  • 限制: 较低的粘结强度 (15–25 MPA) 和更高的孔隙率 (〜5％) 比Hvof

• HVOF喷涂

• • 材料: 碳化通碳酸钨 (WC -CO), 碳化物铬, 镍合金
  • 典型的厚度: 100–500 µm
  • 好处: 高粘结强度 (到 70 MPA), 低孔隙度 (<1%), 和硬度超出 1 200 HV
  • 用例: 泥浆或含沙介质中的耐腐蚀装饰可减少磨损的体积 85% 与裸钢相比

• 血浆喷涂

• • 材料: 陶瓷氧化物 (al₂o₃, Zro₂), 金属 - 凝集的混合物
  • 典型的厚度: 150–500 µm
  • 好处: 出色的热稳定性 (运营温度至 1 000 °C) 和化学惰性
  • 限制: 更高的资本成本和对专业安全措施的需求

3.2.2 PVD和CVD (物理和化学蒸气沉积)

相比之下, PVD和CVD沉积超薄, 真空室中的高性能电影.

这些原子过程仅产生涂料 1–5 µm 厚的, 但是他们提供了出色的硬度, 耐腐蚀性, 和精确控制.

• 物理蒸气沉积 (PVD)

• • 涂料: 氮化钛 (锡), 氮化铬 (CRN), 钻石状的碳 (DLC)
  • 硬度: > 2 000 HV
  • 粘附: > 50 MPA (刮擦测试)
  • 优势: 最小的尺寸变化, 极低的摩擦 (m < 0.1), 关键阀门和茎的优势耐磨性

• 化学蒸气沉积 (CVD)

• • 涂料: 碳化硅, 硼碳化物, 氮化硅
  • 好处: 复杂几何形状的整形覆盖范围, 高化学惰性, 和温度抗性 1 200 °C
  • 考虑因素: 需要精确的温度控制 (400–1 100 °C) 和更长的周期时间

总之, 当气门在磨料中运行时，热喷雾技术出色, 侵蚀, 或高温环境, 交付厚, 耐用的障碍.

同时, PVD和CVD提供超薄的利基应用, 高硬度涂料和紧密的公差证明至关重要 - 通常在高精度或卫生阀组件中.

3.3 聚合物和复合涂料

聚合物和复合涂料可提供多功能, 腐蚀性阀的耐用保护, 化学, 和室外环境.

通过将有机树脂与增强填充剂或无机颗粒相结合, 这些涂层平衡耐腐蚀性, 机械强度, 并完成质量.

3.3.1 环氧树脂, 聚氨酯, 和氟聚合物系统

环氧树脂, 聚氨酯, 和荧光聚合物涂料都提供独特的优势:

• 环氧涂层
  环氧树脂固化成密集, 交联电影 (50–150 µm) 抵抗化学攻击和水分进口.
  一个 75 µm环氧层可以承受 1 000 盐泡室里的小时 (ASTM B117) 在出现白锈之前.
  而且, 环氧树脂非常粘在钢基材上, 使它们成为理想的底漆或独立的水阀和一般工业服务.
• 聚氨酯涂料
  聚氨酯饰面可在60-120 µm的厚度下提供柔韧性和耐磨性.
  它们抵抗紫外线降解明显优于环氧树脂, 保留光泽和颜色之后 2 000 Quv暴露时间.
  因此, 设计师选择用于室外阀门和建筑应用的尿果.
• 荧光聚合物涂料 (ptfe, FEP, PVDF)
  荧光聚合物几乎可以抵抗所有化学物质，并在-50°C上运行 150 °C.
  典型 25 µM PTFE涂层切割静态摩擦系数 0.05, 在球和蝴蝶阀中启用泡泡密度关闭.
  此外, 它们的不粘表面排斥结垢并简化了卫生或化学加工厂的清洁.

3.3.2 粉末涂料和混合有机胶片

粉末和混合涂料结合了易用性和稳健性能:

• 热固性 粉末涂料
  静电施加并在150–200°C下固化, 粉末涂料形成60–150 µm的薄膜，将腐蚀保护与充满活力的颜色选择.
  最近的进步提供了超过盐的耐盐性抗性 1 000 小时, 与冲击力强度超越 50 j, 市政阀体和室外围墙的理想选择.

  

• 混合有机膜
  通过将二氧化硅或陶瓷纳米颗粒集成到聚合物矩阵中, 混合膜获得更高的硬度 (到 600 HV) 和优质的耐化学性.
  这些涂层弥合了纯聚合物层和厚热喷雾之间的缝隙,
  提供30–100 µm的保护，并具有最小的尺寸变化 - 耐耐阀装饰和精确组件的完美.

结合, 聚合物和复合涂料提供具有成本效益的, 环保的解决方案.

他们在厚厚的地方表现出色, 均匀的障碍和颜色编码的饰面可增强性能和用户安全.

3.4 热化学表面硬化

热化处理在高温下将合金元件扩散到阀基板中, 在不添加离散涂层的情况下创建硬化的表面层.

这些方法增强了耐磨性, 疲劳生活, 和承载能力 - 对于诸如茎等组件的关键, 座位, 和驱动机制.

3.4.1 硝化

硝化 将氮引入钢 500–580°C, 在表面内形成坚硬的硝化物 0.1–0.6毫米.

这个过程将表面硬度提升到 600–1 000 HV, reduces friction, 并将疲劳强度提高20-30％. 常见变体包括:

• 气硝酸盐 使用氨气; 它产生均匀的外壳深度，适用于复杂的几何形状.
• 血浆硝化物 在低压氨气氛围中使用电气排放, 提供对病例深度和最小失真的精确控制.
• 盐浴硝化 提供快速的周期时间和一致的结果，但需要仔细处理熔融盐培养基.

硝基阀茎显示到 5×长寿寿命 与未加工的钢相比，在循环驱动下.

3.4.2 化石, 裸, 和碳替代

这些处理弥散碳, 硼, 或两者都变成钢形成硬质, 耐磨层:

• 化石 发生在 900–950°C, 将碳注入到深处 0.5–1.5毫米. 淬火后, 表面硬度达到 550–650 HV, 高负载应用程序的理想.
• 裸 (硼虫) 介绍硼 (和可选的碳) 在 700–900°C, 产生一个超硬 (到 1 400 HV) 铁的铁层 10–30 µm 厚度.
  钻孔的阀成分可抵抗磨料磨损和壁炉极为良好.
• 碳替代 结合碳和氮扩散 800–880°C, 达到表面硬度 650–800 HV 案例深度 0.2–0.8毫米.
  这种混合方法可以平衡韧性和耐磨性.

在磨料或高压阀内部, 钻孔密封和渗碳的纺锤可以扩展服务间隔 3–4× 相对于未经处理的零件.

4. 特殊环境中的阀表面处理

阀经常在极端条件下运行，加速磨损, 腐蚀, 和失败.

为每个服务环境调整表面处理，将脆弱的组件转化为耐用, 高性能资产.

以下, 我们检查了四种苛刻的方案 - 海洋/离岸, 高温/高压, 磨料/浆料, 和卫生/食品级 - 并建议以性能数据为支持的最佳饰面.

海洋和离岸申请

盐水浸入和空气中的氯化物严重挑战阀冶金.

未涂层的碳钢腐蚀，速度最高 0.15 mm/年 在海水, 而a 25 µM电镍磷 层可以将其减少到 0.005 mm/年.

满足这些要求:

• 电镍 (掐, ≥12 % p): 提供复杂几何形状的均匀覆盖范围, 抵抗在盐喷雾测试以外的盐测试中 2 000 小时 (ASTM B117), 并保持表面硬度 550–650 HV.
• 双工不锈钢衬里: 施加薄 (20–30 µm) 双链不锈钢等级的Ni – P层 (例如。, 2205) 结合电力和屏障保护.
• 荧光聚合物大衣: 一个 25 µM PTFE 顶涂层密封微孔, 进一步降低腐蚀速率并防止生物污染.

高温和高压服务

蒸汽, 热油, 和超临界流体将阀材料推到热极限. 在 400 °C, 裸钢形成缩放氧化物，在循环载荷下散布的氧化物. 反而:

• 热喷涂陶瓷涂料 (Al₂o₃ -13 % Tio₂通过等离子体喷雾): 持续接触到 1 000 °C, 降低氧化速率 70 %, 并抵抗热疲劳.
• CVD硅碳化物 (sic): 提供了一个保形, 2–5 µm的屏障持续压力超出 1 000 酒吧 和温度 1 200 °C 没有退化.
• 硝化: 气或血浆硝化 520 °C 产生a 0.4 毫米 硬化的案例 (800 HV) 这可以容忍升高的应力并最大程度地减少瓣膜茎中的蠕变.

磨料和泥浆媒体

煤炭植物, 采矿业务, 废水处理将阀暴露于颗粒状流动的流量，以侵蚀金属表面的速率以上 5 mg/cm²/小时.

有效的防御包括:

• Hvof钨碳化物 - 钴 (WC -CO) 喷雾: 产生200–400 µm厚的涂料，孔隙率下面 1 %.
  在ASTM G76浆液测试中, 这些层将侵蚀量减少 85 % 与未经处理的钢相比.
• 裸: 形成一个硬 (1 200–1 400 HV) 20–30 µm的铁硼层, 对空化和颗粒撞击产生异常的抗性.
• 聚氨酯衬里: 用于低温浆, 5–8毫米橡胶聚合物衬里吸收冲击力和磨损, 通过 2–3×.

食物, 药物, 和卫生环境

卫生过程需要抗细菌粘附的表面, 容忍频繁的清洁, 避免污染物脱落.

关键要求包括表面粗糙度 RA < 0.5 µm 和FDA批准的材料:

• 电抛光不锈钢 (304/316l): 成就RA < 0.4 µm, 消除缝隙并促进CIP/SIP例程.
• PTFE/衬里涂料: 瘦 (10–20 µm) 荧光聚合物外套提供不粘特性, 化学惰性, 和温度抗性 150 °C.
• 无铬钝化: 使用硝酸或柠檬酸在没有六价铬的情况下富集氧化铬表面, 确保法规合规性 (欧盟 2015/863).

5. 阀表面处理效果比较

选择合适的阀表面饰面涉及平衡机械性能, 耐化学性, 环境暴露, 和成本.

不同的表面工程方法提供了不同的优势,

可以在几个关键标准中比较它们的有效性: 耐腐蚀性, 戴阻力, 温度公差, 表面硬度, 涂层厚度, 和 成本效益.

6. 选择标准 & 瓣膜表面处理的生命周期注意事项

选择正确的阀表面处理是一个关键的工程决策，直接影响 表现, 可靠性, 和总拥有成本.

而不是仅专注于初始涂料成本, 一个信息良好的方法考虑 物质兼容性, 操作环境, 长期维护, 和法规合规性.

材料兼容性和电腐蚀风险

阀体, 茎, 座位, 装饰通常由碳钢等材料制成, 不锈钢, 青铜, 或高性能合金.

表面处理必须与基板兼容，以避免:

• 粘附失败 由于热膨胀不匹配
• 电腐蚀, 特别是在海水或不同金属组件中
• 氢的含氢, 某些电化学涂料的风险 (例如。, 电镀高强度钢)

操作环境和绩效需求

不同的环境施加了各种压力条件:

• 腐蚀性环境 (例如。, 海军陆战队, 化学植物): 有利于镍磷或氟聚合物涂料
• 高温应用 (例如。, 蒸汽线): 需要陶瓷热喷雾剂或硝化表面
• 磨料流 (例如。, 浆液阀): 受益于HVOF涂料或钻孔

生命周期成本与. 资本支出

而某些表面处理 (例如。, HVOF或双工涂料) 是昂贵的前期, 他们可以 急剧延长服务寿命, 减少停机时间, 劳动, 和备件费用.

决策者应评估:

• 失败之间的平均时间 (mtbf) 改进
• 维护频率降低
• 备件可用性和交货时间

维护和维修考虑

某些表面饰面允许 原位维修, 而其他需要完整的组件更换. 例如:

• 环氧涂料可以重新座上或修饰
• HVOF或陶瓷涂料可能需要使用专用设备进行全面重新应用
• 薄PVD涂料可能很难检查或翻新

监管和环境合规性

越来越严格的法规要求制造商考虑:

• ROHS并达到合规性 (例如。, 六价铬的限制, 带领)
• VOC排放 在聚合物涂料中
• 生态毒性和可回收性 涂料材料

7. 结论和未来前景

阀表面处理不再代表一个简单的“油漆工作”。反而, 它们形成了针对特定环境设计的战略层, 平衡成本, 表现, 和合规性.

前进, 期望更智能的涂料自我修复和自我报告, 消除重金属的绿色化学成分, 并全自动生产线确保完美无瑕, 可重复的饰面.

通过与这些进步保持同步, 工程师可以设计可提供可靠性的阀门系统, 效率, 和在最艰难的条件下寿命.

8. 我如何为阀门选择正确的表面处理?

这 是一家专业阀制造商，提供全面的高质量阀门和先进的表面处理服务.

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常见问题解答

制造哪种类型的阀门?

Deze制造了广泛的工业阀, 包括闸阀, 球阀, 蝴蝶阀, 地球阀, 检查阀, 和控制阀.

这些有各种尺寸, 压力类别, 和适合水处理应用的材料, 石化, 发电, HVAC, 还有更多.

您提供阀定制服务吗?

是的. 我们根据您的项目要求提供完全定制的阀门解决方案, 包括尺寸, 压力等级, 结束连接, 材料选择, 和表面饰面.

我们的工程团队将与您合作，以确保最终产品符合所有技术规格和性能标准.

是否符合国际标准?

是的. 我们的阀是根据主要国际标准制造的, 包括:

• ANSI/ASME (美国人)
• 你/一个 (欧洲的)
• 他 (日本人)
• API, ISO, 和GB 标准

我们还根据客户要求支持第三方检查和认证.

自定义阀的典型交货时间是什么?

交货时间取决于阀设计和表面处理要求的复杂性. 对于标准阀, 交货通常从 2 到 4 几周.

定制或特色阀可能需要 6 到 8 几周 或更多. 我们始终旨在有效地满足项目时间表.

我如何要求报价或技术咨询?

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请提供基本的项目详细信息，例如阀门类型, 尺寸, 材料, 工作条件, 和表面处理需求. 我们的团队将通过量身定制的解决方案和报价迅速做出回应.