【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料表面工程领域，特别是涉及一种具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层及其制备方法。
技术介绍
1、作为关键流体控制部件，阀门的产品质量对于保证生产安全、提高生产效率有着重要的影响。其中，阀门密封面不仅决定阀门的密封性能，同时也是装置全生命周期中服役质量和经济效益的核心影响因素。目前，阀门密封功能的主要失效形式包括因磨损、腐蚀、热疲劳等造成的密封面失效。
2、常规的研磨修复手段仅适用于密封面轻微受损的情况。在密封面损伤严重时，除了对阀门进行直接更换外，通常还可以采用电刷镀、喷涂、堆焊等方式进行密封面修复。电刷镀设备简单、操作灵活，但修复效率较低仅适用于小面积、小厚度的局部损伤修复，且修复层与基体为机械结合服役时易剥落。喷涂虽然效率较高，但修复层与基体仍为机械结合，且修复层呈多层多孔不均匀组织。传统堆焊虽然能获得冶金结合的修复层，由于热输入较高也存在焊接变形大、热影响区大、稀释率较高等问题，不适用与精密零部件的修复。同时，高参数阀门价格昂贵且交货周期长，提前或临时采购更换对企业工期和财政施加压力。
3、近年来，随着经济社会的快速发展，生产装置不断向极端方向发展，设备呈现出向高参数方向发展的趋势。工业阀门也向高参数发展，服役于更高的压力、更高或更低的温度，耐受更强的腐蚀介质，安全风险急剧增加。在此背景下，工业阀门密封面损坏的形式和程度日益复杂，其损坏和失效的频率也显著增加，传统的密封面修复方式已逐渐无法满足日益增长的修理需求。
4、作为高端数字化制造技术，高能束增材制造技术的发展
5、max相(即mn+1axn的缩写)，m是过渡金属，a主要为iii和iv族元素，x为c和n。基于max相的六方晶格层状结构，max相具有独特的陶瓷和金属之间的性能组合，其良好的机械加工性、优异的抗热震和耐损伤、高温强度以及优异的抗氧化性对于阀门密封面的修复具有重要的应用价值。作为max相的典型代表，cr2alc除了具备上述的优势外，还具有与阀门密封面合金相匹配的热膨胀系数，在增材制造的高温氧化环境中可选择性氧化形成稳定、致密、粘附性良好、与基体力学性能相近的氧化物涂层能有效弥合裂纹、孔洞等缺陷，并具有缺陷自愈合能力。
6、目前，在高温高压阀门密封面修复过程中，通过等离子熔覆修复技术制备的cr2alc相涂层存在因伴生相al4c3的析出造成涂层结合力不足进而导致涂层自发粉化脱落的问题，不利于高效快速地完成高参数阀门密封面的快速修复，阻碍高性能max相防护涂层的应用拓展。
7、因此，需要一种具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层及其制备方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
2、一种具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层，其分子式为(crti)2alc；所述具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层由包括cr、cr3c2、al和ti的混合粉末的原料经等离子熔覆得到，以摩尔比记，原料中cr：al：c：ti＝0.85：1：1：0.15。
3、优选的，混合粉末的粒度为100～200目。
4、具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，包括以下步骤：
5、1)将混合粉末烘干待用；
6、2)将待修复密封面进行机铣削加工；
7、3)清理后对待修复密封面进行预热；
8、4)采用等离子熔覆的方法将混合粉末在清理干净后的待修复密封面上直接沉积(crti)2alc相涂层；
9、5)通过机加工恢复密封面尺寸，并打磨清理恢复其表面粗糙度，即在密封面形成具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层。
10、优选的，步骤2)中铣削深度为5mm。铣削深度为5mm确保去除待修复密封面的缺陷，铣削深度低于5mm会导致细小缺陷遗留，降低熔覆后密封面的寿命。
11、优选的，步骤3)中采用等离子弧将待修复密封面预热至300℃。以减小待修复密封面的应力及变形，防止裂纹产生，低于该预热温度会导致熔覆结束后涂层开裂。
12、优选的，步骤4)采用砂纸将待修复密封面打磨至露出金属光泽。待熔覆部位清理干净，确保铁锈、水等杂质混入涂层，影响涂层性能。
13、优选的，步骤4)在沉积时，焊接电流为260a，摆弧宽度为11mm，摆弧速度为0.3mm/s，堆焊速度0.2mm/s，送粉量0.05g/s，喷嘴距离为5～8mm。确保涂层与熔覆基提形成稳定的冶金结合。
14、优选的，步骤4)中沉积(crti)2alc相涂层时，离子气、保护气、送粉气均采用氩气，离子气流量0.06l/s，保护气流量0.2l/s，送粉气流量0.04l/s。采用惰性气体氩气以保护熔池在熔覆过程中被氧化。
15、优选的，步骤5)分别采用粒度为240#、300#、500#、800#、1000#、1500#的砂纸进行打磨以恢复密封面的粗糙度。以确保阀门的密封效果，防止发生泄露。
16、优选的，步骤4)中等离子熔覆通过调控稀释率，确保涂层与熔覆基提形成稳定的冶金结合，保证高纯度max相涂层的形成。
17、优选的，待修复密封面为合金钢材质。
18、优选的，步骤4)中等离子熔覆得到的(crti)2alc相涂层的厚度为0.5～10mm。
19、由于采用了上述技术方案，本专利技术相对现有技术来说，取得的技术进步是：
20、1)本申请创新性地将(crti)2alc相与高参数阀门密封面修复相结合，采用等离子熔覆技术制备出与密封面合金冶金结合的多功能(crti)2alc相涂层，其结构、成分均匀且纯度、高，可有效增强密封面的耐磨性、抗氧化性，同时由于max相具有缺陷自愈合能力，因而可显著延长在恶劣工作环境下的使用寿命，可以高效快速地完成高参数阀门密封面的快速修复。
21、2)由于在制备过程中可以结合数字化控制多坐标联动机械臂的精准控制，选用成本相对较低的cr、cr3c2、al、ti粉末作为沉积材料并进行工艺优化，因而无需对原材料进行额外加工可实现低成本、可控且高成型精度的(crti)2alc相涂层三维制造。
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1.一种具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层，其特征在于：其分子式为(CrTi)2AlC；所述具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层由包括Cr、Cr3C2、Al和Ti的混合粉末的原料经等离子熔覆得到，以摩尔比记，原料中Cr：Al：C：Ti＝0.85：1：1：0.15。
2.如权利要求1所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层，其特征在于：混合粉末的粒度为100～200目。
3.一种根据权利要求1-2任一项所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中铣削深度为5mm。
5.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中采用等离子弧将待修复密封面预热至300℃。
6.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)采用砂纸将待修复密封面打磨至露出金属光泽。p>
7.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于步骤4)在沉积时，焊接电流为260A，摆弧宽度为11mm，摆弧速度为0.3mm/s，堆焊速度0.2mm/s，送粉量0.05g/s，喷嘴距离为5～8mm。
8.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)中沉积(CrTi)2AlC相涂层时，离子气、保护气、送粉气均采用氩气，离子气流量0.06L/s，保护气流量0.2L/s，送粉气流量0.04L/s。
9.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤5)分别采用粒度为240#、300#、500#、800#、1000#、1500#的砂纸进行打磨以恢复密封面的粗糙度。
10.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，待修复密封面为合金钢材质。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层，其特征在于：其分子式为(crti)2alc；所述具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层由包括cr、cr3c2、al和ti的混合粉末的原料经等离子熔覆得到，以摩尔比记，原料中cr：al：c：ti＝0.85：1：1：0.15。
2.如权利要求1所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层，其特征在于：混合粉末的粒度为100～200目。
3.一种根据权利要求1-2任一项所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中铣削深度为5mm。
5.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中采用等离子弧将待修复密封面预热至300℃。
6.一种根据权利要求3所述的具有自愈合性能的高温高压阀门密封面修复涂层的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯宗建，陈华林，黄一维，李勇军，张晓斌，曾琳棋，
申请(专利权)人：广西壮族自治区特种设备检验研究院，
类型：发明
国别省市：
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