一種奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種奧氏體不誘鋼表面的復(fù)合處理方法，屬于金屬材料表面改性技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 奧氏體不誘鋼因具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能，且在氧化性和還原性介質(zhì) 中均表現(xiàn)出較好的耐蝕性，從而在工業(yè)、民用、國防等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，奧氏 體不誘鋼亦是不誘鋼中種類最多、使用量最大的一種鋼材，其生產(chǎn)量和使用量約占不誘鋼 總產(chǎn)量及使用量的一半W上。但是，受表面硬度低、摩擦系數(shù)大、耐磨性差等缺點的制約，奧 氏體不誘鋼一般不能用于制作滑動摩擦配副零部件，其更廣泛地使用受到限制?；谀Σ?磨損始發(fā)生于材料表面，已有研究表明，借助表面技術(shù)可有效提高奧氏體不誘鋼的耐磨性。 選用合適的表面處理技術(shù)對于拓展奧氏體不誘鋼作為摩擦材料的應(yīng)用具有顯著意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種奧氏體不誘鋼表面的復(fù)合處理方法，所得的奧氏體不誘鋼具 有優(yōu)異的脂潤滑摩擦學(xué)性能。
[0004] 本發(fā)明提供的一種奧氏體不誘鋼表面的復(fù)合處理方法，首先對奧氏體不誘鋼進(jìn)行 電化學(xué)處理，然后采用離子氮化技術(shù)制備氮化改性層。
[0005] 上述處理方法，包括W下步驟： (1) 對奧氏體不誘鋼工件預(yù)處理：將奧氏體不誘鋼工件表面除油后使用SiC水砂紙進(jìn) 行逐級打磨、清洗、干燥備用； (2) 將預(yù)處理好的奧氏體不誘鋼工件留出工作面，其余部分使用環(huán)氧樹脂密封、干 燥后、將其作為工作電極、用飽和甘隸電極作為參比電極、銷片作為輔助電極置于濃度為 10~25 wt. %的化C1溶液中，在20~30 °C下分別進(jìn)行開路電位和動電位極化曲線測試，開 路電位測試時間為10~20 min，極化曲線測試取相對于開路電位-0. 25 V為起始電壓、+2. 0 V為終止電壓，掃描速率為ImV/s ; (3) 將步驟（2)處理好的奧氏體不誘鋼放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的工件臺上，并通過 工件臺與脈沖電源的陰極連接，成為工件極，爐殼與脈沖電源的陽極連接，并接地； (4) 把輝光離子滲金屬爐爐腔內(nèi)部抽成真空度為0.1 Pa，通入流量為30 seem~35 seem的氨氣到爐腔，使?fàn)t腔內(nèi)氣壓維持在35化~45 Pa，啟動脈沖電源，在陽極與陰極間 施加直流偏壓，當(dāng)工件極溫度升至350 °C~450 °C時，對奧氏體不誘鋼進(jìn)行離子轟擊清洗 20 min ~40 min ; (5) 將工件極電壓調(diào)至- 600 V~- 500 V，工件極電流調(diào)至30 A~40 A，工件極溫度 維持在500 °C~550 °C，保溫8 h~10 h，關(guān)閉脈沖電源，使奧氏體不誘鋼緩冷到室溫。
[0006] 上述方案中，所述步驟（2)中化C1溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為15~20%。
[0007] 上述方案中，所述步驟巧）中，工件極電壓優(yōu)選為- 550 V，工件極電流優(yōu)選為 35A，工件極溫度優(yōu)選525 °C~535 °C。
[000引本發(fā)明屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，利用奧氏體不誘鋼對cr點蝕敏感性高 的特點，先對316不誘鋼進(jìn)行電化學(xué)處理獲得表面織構(gòu)，再采用離子氮化技術(shù)制備氮化改 性層。
[0009] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明將電化學(xué)處理與離子氮化技術(shù)相結(jié)合，對奧氏體不誘鋼進(jìn)行復(fù)合處理，充分發(fā) 揮了表面織構(gòu)化和離子氮化的優(yōu)勢，提高了奧氏體不誘鋼的摩擦學(xué)性能，降低了摩擦系數(shù)， 減少了磨損失重。
【附圖說明】
[0010] 圖1為未處理奧氏體不誘鋼和實施例1處理后的奧氏體不誘鋼與G化15對磨的摩 擦系數(shù)圖； 圖2為未處理奧氏體不誘鋼和實施例1處理后的奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系 數(shù)圖； 圖3為未處理奧氏體不誘鋼和實施例1處理后的奧氏體不誘鋼與G化15對磨的磨損失 重圖； 圖4為未處理奧氏體不誘鋼和實施例1處理后的奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失 重圖； 圖5為未處理奧氏體不誘鋼和實施例2處理后的奧氏體不誘鋼與G化15對磨的摩擦系 數(shù)圖； 圖6為未處理奧氏體不誘鋼和實施例2處理后的奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系 數(shù)圖； 圖7為未處理奧氏體不誘鋼和實施例2處理后的奧氏體不誘鋼與G化15對磨的磨損失 重圖； 圖8為未處理奧氏體不誘鋼和實施例2處理后的奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失 重圖； 圖1中1-未處理奧氏體不誘鋼與G化15對磨的的摩擦系數(shù)圖；2-實施例1處理后的 奧氏體不誘鋼與GCrl5對磨的摩擦系數(shù)圖； 圖2中3-未處理奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系數(shù)圖；4-實施例1處理后的奧 氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系數(shù)圖； 圖3中5-未處理奧氏體不誘鋼與G化15對磨的磨損失重圖；6-實施例1處理后的奧 氏體不誘鋼與GCr 15對磨的磨損失重圖； 圖4中7-未處理奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失重圖；8-實施例1處理后的奧 氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失重圖； 圖5中9-未處理奧氏體不誘鋼與G化15對磨的的摩擦系數(shù)圖；10-實施例2處理后 的奧氏體不誘鋼與GCrl5對磨的摩擦系數(shù)圖； 圖6中11-未處理奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系數(shù)圖；12-實施例2處理后的 奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的摩擦系數(shù)圖； 圖7中13-未處理奧氏體不誘鋼與G化15對磨的磨損失重圖；14-實施例2處理后的 奧氏體不誘鋼與G化15對磨的磨損失重圖； 圖8中15-未處理奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失重圖；16-實施例2處理后的 奧氏體不誘鋼與SisN4對磨的磨損失重圖； 圖1、圖2、圖5、圖6中y-摩擦系數(shù)；T-摩擦?xí)r間；圖3、圖4、圖7、圖8中G-磨損失 重。
【具體實施方式】
[0011] 下面通過附圖和實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于W下實施例。
[0012] 現(xiàn)W 316奧氏體不誘鋼為例，對本發(fā)明進(jìn)行實施： 實施例1 ; 本實施例中復(fù)合表面處理方法，具體包括W下步驟： (1) 對奧氏體不誘鋼工件預(yù)處理：將奧氏體不誘鋼工件表面除油后使用SiC水砂紙進(jìn) 行逐級打磨、清洗、干燥備用； (2) 將預(yù)處理好的奧氏體不誘鋼工件留出工作面，其余部分使用環(huán)氧樹脂密封、干燥 后、將其作為工作電極、用飽和甘隸電極作為參比電極、銷片作為輔助電極置于濃度為15 wt. %的NaCl溶液中，在25 °C下分別進(jìn)行開路電位和動電位極化曲線測試，開路電位測試 時間為15 min,極化曲線測試取相對于開路電位-0.25 V為起始電壓、+2.0 V為終止電壓， 掃描速率為ImV/s ; (3) 將步驟（2)處理好的奧氏體不誘鋼放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的工件臺上，并通過 工件臺與脈沖電源的陰極連接，成為工件極，爐殼與脈沖電源的陽極連接，并接地； (4) 把輝光離子滲金屬爐爐腔1內(nèi)部抽成真空度為IX l(Ti Pa，通入流量為30 seem~ 35 seem的氨氣到爐腔，使?fàn)t腔內(nèi)氣壓維持在40 Pa，啟動脈沖電源，在陽極與陰極間施加 直流偏壓，當(dāng)工件極溫度升至350 °C~450 °C時，對奧氏體不誘鋼進(jìn)行離子轟擊清洗30 mi打； (5) 將工件極電壓調(diào)至- 550 V，工件極電流調(diào)至35 A，工件極溫度維持在525 °C，保 溫9 h，關(guān)閉脈沖電源，使奧氏體不誘鋼緩冷到室溫。
[001引實施例2; 本實施方式與實施例1不同的是步驟（2)中化C1溶液的濃度為20 wt. %，步驟（5)中 工件極溫度維持在535 °C，其它步驟及參數(shù)與實施例1相同。
[0014] 將實施例1和實施例2得到的處理后的奧氏體不誘鋼進(jìn)行摩擦學(xué)性能測試。
[0015] 在進(jìn)行摩擦磨損測試時，所有試樣表面均涂覆一層潤滑脂。本發(fā)明為了發(fā)揮表面 織構(gòu)化和離子氮化的優(yōu)勢；表面織構(gòu)可W貶存潤滑脂，氮化處理可提高表面耐磨性，二者具 有"相輔相成"的效果；所W在進(jìn)行摩擦磨損測試時，所有試樣表面均涂覆一層潤滑脂。
[0016] 在上述工藝條件下，處理奧氏體不誘鋼獲得摩擦學(xué)性能優(yōu)異的，測試數(shù)據(jù)見表1。
[0017] 表 1
【主權(quán)項】
1. 一種奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，其特征在于：首先對奧氏體不銹鋼進(jìn)行電 化學(xué)處理，然后采用離子氮化技術(shù)制備氮化改性層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，其特征在于：包括以下 步驟： (1) 對奧氏體不銹鋼工件預(yù)處理：將奧氏體不銹鋼工件表面除油后使用SiC水砂紙進(jìn) 行逐級打磨、清洗、干燥備用； (2) 將預(yù)處理好的奧氏體不銹鋼工件留出工作面，其余部分使用環(huán)氧樹脂密封、干 燥后、將其作為工作電極、用飽和甘汞電極作為參比電極、鉑片作為輔助電極置于濃度為 10~25 wt. % 的 NaCl 溶液中； (3) 將步驟（2)處理好的奧氏體不銹鋼放入輝光離子滲金屬爐內(nèi)的工件臺上，并通過 工件臺與脈沖電源的陰極連接，成為工件極，爐殼與脈沖電源的陽極連接，并接地； (4) 把輝光離子滲金屬爐爐腔內(nèi)部抽成真空度為0.1 Pa，通入流量為30 seem~35 seem的氨氣到爐腔，使?fàn)t腔內(nèi)氣壓維持在35 Pa~45 Pa，啟動脈沖電源，在陽極與陰極間 施加直流偏壓，當(dāng)工件極溫度升至350 °C~450 °C時，對奧氏體不銹鋼進(jìn)行離子轟擊清洗 20 min ~40 min ; (5) 將工件極電壓調(diào)至- 600 V~- 500 V，工件極電流調(diào)至30 A~40 A，工件極溫度 維持在500 °C~550 °C，保溫8 h~10 h，關(guān)閉脈沖電源，使奧氏體不銹鋼緩冷到室溫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，其特征在于：所述步驟 (2)中NaCl溶液的質(zhì)量濃度為15~20 %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，其特征在于：所述步 驟（2)中，在20~30 °C下分別進(jìn)行開路電位和動電位極化曲線測試，開路電位測試時間為 10~20 min，極化曲線測試取相對于開路電位-0.25 V為起始電壓、+2.0 V為終止電壓，掃 描速率為lmV/s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，其特征在于：所述步驟 (5)中，工件極電壓為- 550 V，工件極電流為35 A，工件極溫度維持在525 °C~535 °C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼表面的復(fù)合處理方法，屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域。該處理方法首先對奧氏體不銹鋼進(jìn)行電化學(xué)處理，然后采用離子氮化技術(shù)制備氮化改性層，最終得到改性后的奧氏體不銹鋼。本發(fā)明將電化學(xué)處理與離子氮化技術(shù)相結(jié)合，對奧氏體不銹鋼進(jìn)行復(fù)合處理，充分發(fā)揮了表面織構(gòu)化和離子氮化的優(yōu)勢，提高了奧氏體不銹鋼的摩擦學(xué)性能，降低了摩擦系數(shù)，減少了磨損失重。
【IPC分類】C25F3-06, C23C8-38, C23C8-04
【公開號】CN104630693
【申請?zhí)枴緾N201510063196
【發(fā)明人】林乃明, 鄒嬌娟, 郭俊文, 馬永, 王振霞, 唐賓
【申請人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月6日