專利名稱：一種奧氏體不銹鋼復(fù)合表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝。
背景技術(shù)：
離子滲氮是一種將氮原子滲入金屬表層使金屬表面改變化學(xué)成分和顯微結(jié)構(gòu)的離子化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)過離子滲氮后的工件表面，可以形成一層致密的化合物層，這種化合物層具有較高的硬度和表面耐磨性，可以大大提高金屬工件的使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，因此奧氏體不銹鋼被廣泛地應(yīng)用在食品、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域。然而，奧氏體不銹鋼表面硬度低、耐磨性差，其應(yīng)用范圍受到了極大的限 制。目前已有研究探索將離子滲氮應(yīng)用于奧氏體不銹鋼以提高其表面硬度和耐磨性，并取得了良好的效果。但進(jìn)行離子氮化時，奧氏體不銹鋼內(nèi)的鉻原子極易于與氮原子結(jié)合，形成鉻氮化物，降低了奧氏體不銹鋼表面鉻含量，造成不銹鋼耐蝕性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種耐蝕性好的奧氏體不銹鋼復(fù)合表面處理工藝。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝，該工藝包括以下步驟( I)對不銹鋼工件表面清洗，去除工件表面油污和雜質(zhì)；(2)將不銹鋼工件放入離子氮化爐內(nèi)，通入經(jīng)過干燥后的氫氣，然后起輝升溫，待達(dá)到滲氮溫度時，通入氮氣，調(diào)節(jié)氮氣和氫氣比例，所述比例為1:廣1:5，爐內(nèi)壓力為10(T500Pa，隨后開始計時，進(jìn)行滲氮，滲氮溫度為45(T580°C，滲氮時間為2 24h ；(3)滲氮時間完成后，關(guān)閉氮氣，繼續(xù)通入氫氣，減小電流和電壓值，待溫度降到40(T450°C時，通入經(jīng)過干燥的空氣進(jìn)行表面氧化；(4)氧化1(T20 min后，關(guān)閉空氣進(jìn)氣閥，關(guān)閉離子氮化爐，繼續(xù)通入氫氣，工件隨爐冷卻。上述技術(shù)方案，所述氮氣和氫氣比例為1: 3，所述爐內(nèi)壓力為300Pa，所述滲氮溫度為560°C，滲氮時間為8h。上述技術(shù)方案，所述氧化時間為15min。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下積極的效果(I)經(jīng)過復(fù)合處理處理后的奧氏體不銹鋼表面從外到內(nèi)依次形成了致密的Fe3O4膜、化合物層、擴散層?；衔飳又饕煞譃镕e2^N和CrN，具有較高的硬度和良好的耐磨性，致密的Fe3O4膜則可以有效提高不銹鋼表面的耐蝕性。經(jīng)過耐腐蝕性測試表明，經(jīng)復(fù)合處理處理后的奧氏體不銹鋼表面與未經(jīng)任何處理的奧氏體不銹鋼表面耐蝕性相當(dāng)，說明本發(fā)明在提高奧氏體不銹鋼表面硬度和表面耐磨性的同時，保持住了不銹鋼優(yōu)良的表面耐蝕性。(2)在離子氮化后進(jìn)行氧化時，繼續(xù)通入氫氣，并根據(jù)氫氣的流量，調(diào)節(jié)空氣與氫氣的流量比，有利于形成單一的致密的Fe3O4膜，并抑制Fe2O3的形成，提高了復(fù)合滲層的耐腐蝕性能。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中·
圖1為經(jīng)過離子氮化的不銹鋼表面形貌；圖2為經(jīng)過復(fù)合處理處理后的不銹鋼表面形貌；圖3經(jīng)復(fù)合處理后的試樣及只經(jīng)離子氮化的304不銹鋼試樣的X射線衍射圖；圖4為經(jīng)不同處理后的不銹鋼試樣在鹽霧試驗中的生銹時間。
具體實施例方式(實施例1)一種奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝；該工藝包括以下步驟(I)將不銹鋼工件表面依次用320iTl200#的SiC砂紙磨平，再用Cr2O拋光粉拋光至鏡面；(2)用無水乙醇或丙酮對不銹鋼工件進(jìn)行5min以上的超聲波清洗，去除工件表面油污和雜質(zhì)，干燥后待用；(3)待不銹鋼工件冷卻后，將其放入離子氮化爐內(nèi)，通入經(jīng)過干燥后的氫氣，然后起輝升溫，待達(dá)到560°C后，通入氮氣，調(diào)節(jié)氮氣和氫氣比例為1:3 ;待爐內(nèi)壓力為300pa時開始計時；(4)保溫時間到達(dá)8小時后，關(guān)閉氮氣進(jìn)氣閥，繼續(xù)通入氫氣，減小電流和電壓值，待溫度降到40(T45(TC時，打開空氣進(jìn)氣閥，通入經(jīng)過干燥的空氣進(jìn)行表面氧化，流量為300L/min,繼續(xù)保溫 15min ；(5)關(guān)閉離子氮化爐，并關(guān)閉空氣進(jìn)氣閥，繼續(xù)通入氫氣可抑制Fe2O3相的形成，以保證表面只形成單一的Fe3O4相，有利于表面耐蝕性；(6)待爐內(nèi)溫度下降至10(T20(TC時，停止通入氫氣。以下數(shù)據(jù)為傳統(tǒng)只經(jīng)過離子氮化和通過本實施例工藝所得實驗結(jié)果圖1為經(jīng)過離子氮化的不銹鋼表面形貌，圖2為經(jīng)過復(fù)合處理處理后的不銹鋼表面形貌。比較圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過處理后的奧氏體不銹鋼表面后產(chǎn)生了一層致密的白亮層(化合物層)，而經(jīng)過后氧化處理的不銹鋼表面白亮層厚度與僅經(jīng)過離子氮化處理的不銹鋼白亮層厚度相當(dāng)，說明離子氮化后的氧化不會對白亮層造成不良影響。圖3是經(jīng)復(fù)合處理處理后的試樣及只經(jīng)離子氮化的304不銹鋼試樣的X射線衍射圖，從圖中可以看出，經(jīng)過復(fù)合處理的304不銹鋼表面主要由ε ^Fe2N和Fe3O4組成，而只經(jīng)離子氮化的304表面由ε-Fe3N和CrN組成。比較兩個X射線衍射圖，可以得知，不同處理方式的304不銹鋼試樣表面都形成了 ε相。ε相具有較高的硬度和耐磨性，對提高試樣表面的力學(xué)性能有重要的作用。而氧化后形成的致密的Fe3O4膜則可以有效提高不銹鋼表面的耐腐蝕性能。圖4是經(jīng)不同處理后的不銹鋼試樣在鹽霧試驗中的生銹時間。從圖中可以看出，經(jīng)離子氮化處理的不銹鋼在鹽霧中生銹的時間最短，低于未經(jīng)處理的不銹鋼試樣，這說明離子氮化后的不銹鋼表面耐蝕性明顯下降，經(jīng)過后續(xù)氧化處理的不銹鋼在鹽霧中生銹的時間則大大延長，并達(dá)到未經(jīng)處理的不銹鋼的水平。這說明離子氮化后氧化處理可以有效提高離子氮化后不銹鋼的表面耐蝕性。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。如滲氮溫度在45(T580°C，滲氮時間在2 24h內(nèi)任何時間和溫度組合均能獲得一定厚度滲層，并經(jīng)過后續(xù)氧化能夠提高不銹鋼表面耐磨性，只是在450°C、2h下滲氮時獲得滲層較薄，而在較高溫度和較長時間時所得滲層較厚，但離子滲氮溫度過高，滲氮時間過長，如溫度超過600°C、或滲氮時間超過30h時則會使?jié)B氮層變得疏松，不利于耐蝕性的提 聞。
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝；其特征在于該工藝包括以下步驟 (1)對不銹鋼工件表面清洗，去除工件表面油污和雜質(zhì)； (2)將不銹鋼工件放入離子氮化爐內(nèi)，通入經(jīng)過干燥后的氫氣，然后起輝升溫，待達(dá)到滲氮溫度時，通入氮氣，調(diào)節(jié)氮氣和氫氣比例，所述比例為1:廣1:5，爐內(nèi)壓力為10(T500Pa，隨后開始計時，進(jìn)行滲氮，滲氮溫度為45(T580°C，滲氮時間為2 24h ； (3)滲氮時間完成后，關(guān)閉氮氣，繼續(xù)通入氫氣，減小電流和電壓值，待溫度降到40(T450°C時，通入經(jīng)過干燥的空氣進(jìn)行表面氧化； (4)氧化IOlOmin后，關(guān)閉空氣進(jìn)氣閥，關(guān)閉離子氮化爐，繼續(xù)通入氫氣，工件隨爐冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝，其特征在于所述氮氣和氫氣比例為1: 3，所述爐內(nèi)壓力為300Pa，所述滲氮溫度為560°C，滲氮時間為8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼復(fù)合處理工藝，其特征在于所述氧化時間為15min。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼復(fù)合表面處理工藝。該方法主要包括以下步驟1)對工件表面清洗，去除工件表面油污和雜質(zhì)；2)待不銹鋼工件冷卻后，將其放入離子氮化爐內(nèi)，通入經(jīng)過干燥后的氫氣，然后起輝升溫，待達(dá)到一定溫度后，通入氮氣，調(diào)節(jié)氮氣和氫氣比例、爐內(nèi)壓力隨后開始計時；3)滲氮一定時間后，關(guān)閉氮氣，通入經(jīng)過干燥后的空氣，并保溫一定時間。采用該工藝處理后的不銹鋼不僅提高了表面耐磨性，而且保持住了不銹鋼自身優(yōu)良的耐腐蝕性能。
文檔編號C23C8/38GK103014599SQ20121052447
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月9日
發(fā)明者胡靜, 蔡偉, 王樹凱, 李景才 申請人:常州大學(xué)