硬質(zhì)合金閥球作為石油、化工、深海鉆井等領(lǐng)域的核心控制部件，其制備工藝需兼顧高精度、高硬度及復(fù)雜工況適應(yīng)性，一般是以粉末冶金工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合精密成型與表面處理技術(shù)。硬質(zhì)合金閥球制備工藝主要以下幾個(gè)流程。
1. 硬質(zhì)合金閥球原料配制
成分設(shè)計(jì)：以碳化鎢（WC）為主相，鈷（Co）為粘結(jié)劑，按特定比例混合。根據(jù)工況需求，可添加少量碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）等增強(qiáng)耐磨性或抗腐蝕性。
混合制粒：通過(guò)濕磨工藝將原料粉碎至微米級(jí)，加入成型劑（如石蠟、聚乙二醇）后干燥過(guò)篩，制成流動(dòng)性良好的顆粒料。
2. 硬質(zhì)合金閥球精密成型
冷等靜壓壓制：將顆粒料裝入橡膠模具，在高壓（200-400MPa）下均勻壓制，形成近凈尺寸的毛坯球。此工藝可消除內(nèi)部缺陷，提高密度均勻性。
特殊成型技術(shù)：對(duì)于大規(guī)格閥球（如φ80mm以上），采用多次壓制成型法，通過(guò)調(diào)整壓制角度分步成型，避免單次壓制導(dǎo)致的裂紋或密度不均。
3. 硬質(zhì)合金閥球真空燒結(jié)
低溫預(yù)燒：在氫氣或真空爐中，于600-800℃下排除成型劑，防止后續(xù)高溫?zé)Y(jié)時(shí)產(chǎn)生氣孔。
高溫?zé)Y(jié)：升溫至1400-1500℃，使WC顆粒與鈷粘結(jié)劑充分?jǐn)U散，形成致密的硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)。燒結(jié)后閥球硬度可達(dá)HRC88-92，抗彎強(qiáng)度≥2000MPa。
加壓返燒：在壓力燒結(jié)爐中施加10-30MPa壓力，進(jìn)一步消除孔隙，提升密度至14.5-15.0g/cm3。
4. 硬質(zhì)合金閥球精密加工
研磨拋光：采用范成法磨削工藝，通過(guò)砂盤(pán)與球體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，逐步磨削至目標(biāo)尺寸和表面粗糙度。
超精加工：對(duì)密封面進(jìn)行拋光處理，確保與閥座配合后的密封性。
5. 硬質(zhì)合金閥球表面強(qiáng)化
涂層處理：通過(guò)等離子噴涂或超音速火焰噴涂技術(shù)，在閥球表面沉積碳化鎢或氮化硅（Si?N?）涂層，硬度可達(dá)HRC70以上，顯著提升耐磨性。
滲氮處理：在500-600℃下進(jìn)行氣體滲氮，形成氮化層，提高抗腐蝕性。
