CN103556070B - 一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及咖啡壶材料技术领域，具体涉及一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料及其制备方法，该材料的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.08~0.12%、N：0.06~0.1%、Si：0.15~0.55%、Mn：0.6~1%、Cr：11.5~13.5%、Ni：0.1~0.3%、Mo：0.6~1%、Al：0.2~0.6%、Zr：0.05~0.25%、Y：0.01~0.05%、Nb：0.6~1%、Ti：0.05~0.15%、余量为铁和杂质。本发明通过严格控制每种元素的含量，使材料具有较高的硬度和耐磨性，生产成本低，且还具有较高的强度、韧性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。

Description

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料及其制备方法

技术领域

 本发明涉及咖啡壶材料技术领域，具体涉及一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料及其制备方法。

背景技术

咖啡壶是一种冲煮咖啡的器具，随着人们生活水平的提高，咖啡壶的使用范围越来越广，咖啡壶的种类也越来越多，有不锈钢咖啡壶、塑料咖啡壶、玻璃咖啡壶等，不锈钢咖啡壶由于具有较高的韧性、强度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，是市场上的主要销售种类。

由于咖啡壶的使用环境比较特殊，不锈钢咖啡壶需要具有较高耐磨性的不锈钢材料制造，高耐磨不锈钢材料的研究也越来越多。

中国发明专利CN1249357公开了一种铁基铸造耐磨耐蚀合金，其合金成分的重量百分数为：C 1.5%~3.0%，Cr 10%~20%，Mo 1%~3%，Si 0.5%~2.0%，Mn 0.5%~3.0%，Ni 2%~4%，Fe余量，该发明兼具较高耐磨和耐蚀性。但是这种材料中碳含量较高，合金组织中含有较多脆性较大的碳化物，而且合金基体组织中碳含量也较高，韧性较差。

中国发明专利CN1417360公开了一种铸造耐蚀耐磨钴基合金，其合金成分的重量百分数为：C 1.0%~2.5%，Cr 20%~35%，W 5%~20%，Mo 1%~6%，Nb 1%~8%，Al 0.5%~2.0%，Si 0.5%~3.0%，Ni 2.0%~15.0%，Co 35%~65%。该发明设计的钴基合金具有优异的耐蚀耐磨性能，其平均硬度值达到48HRC左右，但这种合金含有较多价格昂贵的钴元素，生产成本高。

中国发明专利CN1153224还公开了一种铸造耐磨耐蚀合金，其合金成分的重量百分数为：C≤0.10%，Cr 20%~30%，Ni 15%~25%，Si 1.0%~2.5%，Mo 1.0%~3.5%，Al 1.0%~2.0%，V 0.8%~1.2%，Ti 0.03%~0.3%，Fe余量，该发明耐磨耐腐蚀、工艺性能好，但是该合金中含有较多价格昂贵的Ni，生产成本较高。

中国发明专利CN1083121公开了一种耐磨耐蚀镍基合金，其合金成分的重量百分数为：C 1.0%~2.0%，Cr 20%~25%，Fe 10.5%~20.0%，Mo 2.1%~2.5%，Si 1.0%~1.5%，Mn 1.0%~1.5%，Y或Ce 0.02%~0.10%，余为Ni。该发明以高的含碳量，使其与铬、钼、铁、锰等元素形成大量致密的共晶碳化物和一次碳化物，保证具有较好的耐磨性，但是该合金中含有较多价格昂贵的Ni，生产成本高。

日本专利JP154263公开了一种用于制造耐蚀、耐磨性优良的合金材料，它是在从Fe基合金、Co基合金和Ni基合金中至少选择一种组成的基体金属制成的管中，充填粒径10um以下的VC粉末而成的管状焊丝。或者从Fe基合金、Co基合金和Ni基合金中至少选择一种组成的基体金属与粒径10um以下的VC粉末混合而成的粉末混合物，这种材料具有良好的耐蚀和耐磨性，但含有价格较高的VC粉末，而且制备工艺复杂。

通过以上专利对比分析可知，现有技术中的不锈钢还不能完全满足目前使用和制造的要求，主要问题在于耐磨性高相应的不锈钢成本也增高，而低成本的不锈钢耐磨性普遍较差，因此需要开发一种高耐磨且成本低廉的不锈钢材料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，该材料具有较高的耐磨性，成本低，且还具有较高的强度、硬度、韧性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。

本发明的另一目的在于提供一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，该制备方法与本发明的材料配合使用，可以发挥材料的最佳性能，工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.08~0.12%、N：0.06~0.1%、Si：0.15~0.55%、Mn：0.6~1%、Cr：11.5~13.5%、Ni：0.1~0.3%、Mo：0.6~1%、Al：0.2~0.6%、Zr：0.05~0.25%、Y：0.01~0.05%、Nb：0.6~1%、Ti：0.05~0.15%、余量为铁和杂质。

优选的，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.09~0.11%、N：0.07~0.09%、Si：0.25~0.45%、Mn：0.7~0.9%、Cr：12~13%、Ni：0.15~0.25%、Mo：0.7~0.9%、Al：0.3~0.5%、Zr：0.1~0.2%、Y：0.02~0.04%、Nb：0.7~0.9%、Ti：0.08~0.12%、余量为铁和杂质。

更为优选的，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.1%、N：0.08%、Si：0.35%、Mn：0.8%、Cr：12.5%、Ni：0.2%、Mo：0.8%、Al：0.4%、Zr：0.15%、Y：0.03%、Nb：0.8%、Ti：0.1%、余量为铁和杂质。

本发明的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的成分设计理由如下：

C：0.08~0.12%

C（碳）是强力的奥氏体生成元素，因此使金属组织中的马氏体相的比例增加，C可以发挥固溶强化效果，以间隙固溶体的形式熔入晶格结构中，从而产生了向其中引入应变，以强化间隙固溶体的作用；此外，C具有形成科特雷耳气团以使金属组织中的位错得到固着的作用，从而提高材料的强度和耐磨性，因此，为了有效地提高材料的强度和耐磨性，C的重量百分比应控制在0.08%以上。然而，C容易与钢中的Cr、Nb、Ti等结合而形成碳化物，例如，当在晶粒间界存在有Cr碳化物时，由于Cr在奥氏体中的扩散速度较慢，会在晶界附近产生Cr耗尽层，使得材料的韧性和耐腐蚀性降低，因此，为了避免C过高造成材料的韧性和耐腐蚀性下降，C的重量百分比应控制在0.12%以下。本发明中C的重量百分比为0.08~0.12%，既可以满足材料的强度和耐磨性要求，又可以保证材料的韧性和耐腐蚀性，优选的，C的重量百分比为0.09~0.11%，更为优选的，C的重量百分比为0.1%。

N：0.06~0.1%

N（氮）是形成奥氏体的最强有效元素之一，与C一样， N也是用以强化间隙固溶体的元素，并且也是形成科特雷耳气团的元素；此外，N还可以与钢中的Cr或Mo结合以形成簇合物，从而产生提高强度的作用，为了通过加入N有效地使奥氏体相稳定，并且通过形成Mo-N簇合物有效地使材料的强度提高，N的重量百分比应控制在0.06%以上。但是，N在奥氏体相中的固溶程度受到限制，加入较大量的N时，在铸造钢时会产生气孔，虽然通过加入与N具有高亲和力的元素（如Cr或Mn）来提高其固溶的限度，可在某种程度上抑制这种现象，但是当加入过多的这样的元素时，在钢被熔融时需要对环境条件（如温度等）进行控制，使成本增加，因此，为了避免N过高增加熔融和铸造的难度，N的重量百分比应控制在0.1%以下。本发明中N的重量百分比为0.06~0.1%，既可以满足材料的强度要求，又可以保证材料的加工性能，优选的，N的重量百分比为0.07~0.09%，更为优选的，N的重量百分比为0.08%。

Si：0.15~0.55%

Si（硅）为铁素体形成元素，起脱氧剂和改善材料耐腐蚀性的作用，同时也是增加钢的强度的元素，Si会发生固溶，从而产生使层错能降低并使机械特性得到改善的效果，因此，为了有效地提高材料的强度和耐腐蚀性，并起到较好的脱氧作用，Si的重量百分比应控制在0.15%以上。但加入大量的Si对材料的热加工性和韧性不利，对常温下成型也不利，为了避免Si过高造成材料的热加工性和韧性下降，Si的重量百分比应控制在0.55%以下。本发明中Si的重量百分比为0.15~0.55%，既可以满足材料的强度和耐腐蚀性要求，又可以保证材料的热加工性和韧性，优选的，Si的重量百分比为0.25~0.45%，更为优选的，Si的重量百分比为0.35%。

Mn：0.6~1%

Mn（锰）是奥氏体形成元素，成本低，可以替代Ni形成奥氏体，在将钢熔融和精炼时，Mn被用作脱氧剂，对钢具有很大的强化作用，能提高钢的强度、硬度和耐磨性，为了保证材料的强度和硬度，Mn的重量百分比应控制在0.6%以上。但是，Mn对高温下的抗氧化性会产生不利的作用，使材料的韧性和耐腐蚀性降低，为了避免Mn过高造成材料的韧性和耐腐蚀性下降，Mn的重量百分比应控制在1%以下。本发明中Mn的重量百分比为0.6~1%，既可以满足材料的强度和耐磨性能要求，又可以保证材料的韧性和耐腐蚀性，优选的，Mn的重量百分比为0.7~0.9%，更为优选的，Mn的重量百分比为0.8%。

Cr：11.5~13.5%

Cr（铬）是强烈形成并稳定铁素体的元素，缩小奥氏体区，随着钢中Cr含量增加，奥氏体不锈钢中可出现铁素体组织；此外，Cr是提高材料强度和耐腐蚀性的主要合金元素，Cr可提高不锈钢在氧化性酸中的耐腐蚀性，提高其在氯化物溶液中的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀能力，而且Cr含量过低还会导致马氏体转变温度（Ms）升高，影响钢的性能，因此，为了保证材料的强度和耐腐蚀性，Cr的重量百分比应控制在11.5%以上。但Cr在提高钢的耐腐蚀性的同时会降低材料的塑性和韧性，若其含量过高，不仅增加成本，影响经济性，生产率下降，而且对焊接性不利，还会造成一些金属间相的形成倾向增大，因此，为了避免Cr过高造成材料的塑性和韧性下降，Cr的重量百分比应控制在13.5%以下。本发明中Cr的重量百分比为11.5~13.5%，既可以满足材料的强度和耐腐蚀性要求，又可以保证材料的塑性和韧性，优选的，Cr的重量百分比为12~14%，更为优选的，Cr的重量百分比为12.5%。

Ni：0.1~0.3%

Ni（镍）是形成奥氏体和稳定奥氏体的最佳元素，Ni对提高材料的耐腐蚀性能、力学性能和热加工性能均有积极的作用，有助于Cr的耐腐蚀作用的发挥；同时Ni的添加还可以改善铁素体不锈钢的塑性和韧性，量少时可以起到固溶强化的作用，量多时也会与其它元素形成析出物，起到时效强化的作用，为了通过加入Ni有效地使奥氏体相稳定，并且提高材料的强度和耐腐蚀性，Ni的重量百分比应控制在0.1%以上。但大量加入Ni会使得Ms点降低到以通常的淬火处理无法得到马氏体组织的情况，从而也无法令钢材获得所需要的高强度，还会使材料的耐腐蚀性能降低，且Ni资源短缺，价格较贵，应尽量节约使用，因此，为了避免Ni过高造成材料的强度和耐腐蚀性降低以及节约成本，Ni的重量百分比应控制在0.3%以下。本发明中Ni的重量百分比为0.1~0.3%，既可以满足材料的强度和耐腐蚀性要求，又可以节约生产成本，优选的，Ni的重量百分比为0.15~0.25%，更为优选的，Ni的重量百分比为0.2%。

Mo：0.6~1%

Mo（钼）是强烈的铁素体形成元素，有利于提高材料的耐腐蚀性，特别是Mo有利于提高焊接部位冲孔剪断面的耐腐蚀性，还可以通过固溶强化提高其强度，为了提高材料的强度和耐腐蚀性，Mo的重量百分比应控制在0.6%以上。但Mo是高成本元素，同时耐腐蚀性能达到饱和之后，过高的Mo含量会促进奥氏体不锈钢中金属间相的沉淀，影响合金的力学和加工性能，考虑到可加工性的劣化和材料成本的增加，Mo的重量百分比应控制在1%以下。本发明中Mo的重量百分比为0.6~1%，既可以满足材料的强度和耐腐蚀性要求，又可以节约生产成本，优选的，Mo的重量百分比为0.7~0.9%，更为优选的，Mo的重量百分比为0.8%。

Al：0.2~0.6%

低碳结构钢中的Al（铝）有助于增加钢的硬度和强度；铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性；高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性，为了提高材料的强度和耐磨性，Al的重量百分比应控制在0.2%以上。但加入过量的Al会影响材料的韧性和加工性能，为了避免Al过高造成材料的韧性和加工性下降，Al的重量百分比应控制在0.6%以下。本发明中Al的重量百分比为0.2~0.6%，既可以满足材料的强度和耐磨性要求，又可以保证材料的韧性和加工性，优选的，Al的重量百分比为0.3~0.5%，更为优选的，Al的重量百分比为0.4%。

Zr：0.05~0.25%

Zr（锆）是冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，能提高钢的强度、硬度，尤其是提高钢的耐磨性能及改善钢的焊接性能。因此，为了提高材料的耐磨性和强度，Zr的重量百分比应控制在0.05%以上。但过高的Zr含量会促进奥氏体不锈钢中金属间相的沉淀，影响合金的力学性能和加工性能，为了避免Zr过高造成材料的力学和加工性能下降，Zr的重量百分比应控制在0.15%以下。本发明中Zr的重量百分比为0.05~0.25%，既可以满足材料的耐磨性和强度，又可以满足材料的力学性能和加工性能，优选的，Zr的重量百分比为0.1~0.2%，更为优选的，Zr的重量百分比为0.15%。

Y：0.01~0.05%

Y（钇）元素的加入能够提高材料的机械强度，并增加耐磨性，本发明采用的Y的重量百分比控制在0.01~0.05%。

Nb：0.6~1%

Nb（铌）为铁素体形成元素，可以细化晶粒，提高材料的屈服强度，在材料加入适量的Nb，主要起到两个重要作用，其一，起到稳定化元素的作用，在热处理温度范围内，长时间保温；钢中Nb元素与C充分结合，形成C-Nb化合物，避免了C与Nb元素的结合，使材料的耐腐蚀性能进一步得到保证；其二，提高钢的再结晶温度，使钢的晶粒细化，提高钢的强度，因此，为了提高材料的强度及稳定性，Nb的重量百分比应控制在0.6%以上。但过量的难熔元素Nb又会导致材料的制造工艺复杂，为了避免Nb过高导致材料的制造工艺复杂，Nb的重量百分比应控制在1%以下。本发明的Nb的重量百分比为0.6~1%，既可以满足材料的强度及稳定性要求，又可以简化工艺，优选的，Nb的重量百分比为0.7~0.9%，更为优选的，Nb的重量百分比为0.8%。

Ti：0.05~0.15%

Ti（钛）是稳定化元素，主要是与C、N结合防止Cr的C、N化物形成造成贫Cr区，从而降低材料的耐腐蚀性，Ti主要与N结合；Ti还能提高钢的再结晶温度，使钢的晶粒细化，提高钢的强度，因此，为了提高材料的强度及稳定性，Nb的重量百分比应控制在0.05%以上。但Ti作为夹杂物也会影响到钢的表面质量，同时由于Ti在加入过程中易氧化，会给炼钢带来一定难度，为了避免Ti导致材料的制造工艺复杂，Ti的重量百分比应控制在0.15%以下。本发明的Ti的重量百分比为0.05~0.15%，既可以满足材料的强度及稳定性要求，又可以保证材料的质量，简化制造工艺，优选的，Ti的重量百分比为0.08~0.12%，更为优选的，Ti的重量百分比为0.1%。

优选的，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1%，其中，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、O≤0.001%。

P（磷）和S（硫）都是钢中的有害成份，过高的磷和硫含量会导致钢的强度急剧下降，会导致钢材变脆，必须严格的控制。因此，本发明采用的P的质量百分含量控制在0.015%以下，S的质量百分含量控制在0.008%以下。

H（氢）和O（氧）在不锈钢材料中会严重影响材料的韧性，必须严格控制。因此，本发明采用的H的质量百分含量控制在0.003%以下，O的质量百分含量控制在0.001%以下。

优选的，所述材料的化学成分满足以下公式：

9.5%≤50C+80N≤12.5%                   ……（1）

4（C+N）≤Si+Mn≤1.4%                 ……（2）

7.6%+8Mo≤Cr+25Ni≤20%               ……（3）

2%≤5 Al +8Zr+Y≤4.5%                  ……（4）

12%≤（Nb/Ti+0.5）×1.73≤32%           ……（5）

其中，C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Al、Zr、Y、Nb和Ti分别代表各元素的重量百分比。

（1）式的（50C+80N）是影响材料的强度、弯曲加工性能、以及焊接部位韧性、进而影响焊接部位冲压加工性能的因素，在本发明中限定在9.5%~12.5%范围内。通过实验证明，当（50C+80N）小于9.5%时，马氏体组织的强度过低，即使成为铁素体+马氏体的混合组织，抗拉强度也不能达到850MPa以上。当（50C+80N）超过12.5%时，由于C、N使马氏体显著硬化，C、N含量高时，软的铁素体和硬的马氏体的硬度差非常大，弯曲加工时其边界积蓄畸变，容易产生裂纹，从而使得材料的弯曲加工性能和焊接部位的韧性显著降低，此外，当（50C+80N）超过12.5%时，焊接部位的冲压加工性能显著降低，焊接部位冲压加工性能降低的原因是焊接后生成的铁素体和马氏体构成的混合组织中，由于从C、N固溶能力大的奥氏体相变的马氏体中固溶大量的C、N，马氏体的强度增加，与软的铁素体的强度差别过大造成的。因此，从提高材料的强度出发，（50C+80N）应控制在9.5%以上，从提高材料的韧性和加工性能出发，（50C+80N）应控制在12.5%以下。

（2）式的（Si+Mn）是影响材料的强度和脱氧作用的因素，在本发明中限定在4（C+N）~1.4%范围内。通过实验证明，当（Si+Mn）在小于4（C+N）时，得到的材料强度较差，且脱氧效果不好；当（Si+Mn）大于1.4%时，得到的材料热加工性和韧性较差，因此，从提高材料的强度和脱氧作用出发，（Si+Mn）应控制在4（C+N）以上，从提高材料的热加工性和韧性出发，（Si+Mn）应控制在1.4%以下。

（3）式的（Cr+25Ni）是影响材料的强度和耐腐蚀性的因素，在本发明中限定在（7.6%+8Mo）~20%的范围内。Cr、Ni和Mo都具有耐腐蚀性的作用，但Cr和Ni复配使用的效果更加显著，通过实验证明，当（Cr+25Ni）小于（7.6%+8Mo）时，得到的材料耐腐蚀性能较差，且强度小；当（Cr+12Ni）大于20%时，导致材料的塑性和韧性下降。因此，从提高材料的强度和耐腐蚀性出发，（Cr+25Ni）应控制在（7.6%+8Mo）以上，从提高材料的塑性和韧性出发，（Cr+25Ni）应控制在20%以下。

（4）式的（5 Al +8Zr+Y）是影响材料耐磨性的因素，在本发明中限定在10.8%~13.2%的范围内。通过实验证明，当（5 Al +8Zr+Y）小于2%时，得到的材料耐磨性较差，当（5 Al +8Zr+Y）大于4.5%时，导致材料的加工性能下降，且成本增加。因此，从提高材料的耐磨性出发，（5 Al +8Zr+Y）应控制在2%以上，从提高材料的加工性能和节省成本出发，（5 Al +8Zr+Y）应控制在4.5%以下。

（5）式的[（Nb/Ti+0.5）×1.73]是影响材料的强度和稳定性的因素，在本发明中限定在8.6%~32.5%范围内。通过实验证明，当[（Nb/Ti+0.5）×1.73]小于12%时，得到的材料稳定性差，且强度小，当[（Nb/Ti+0.5）×1.73]大于32%时，材料的制造工艺复杂，不经济。因此，从提高材料的强度和稳定性出发，[（Nb/Ti+0.5）×1.73]应控制在12%以上，从简化材料的制造工艺出发，[（Nb/Ti+0.5）×1.73]应控制在32%以下。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至4~8nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料85~95%，增强相碳化钨5~15%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为110~130r/min，球磨时间为2~4h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。放电等离子烧结具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可用来制备纳米材料、非晶材料、梯度材料等。

本发明的制备方法采用放电等离子烧结处理，可以得到高耐磨的不锈钢材料，并降低了高耐磨不锈钢成品的生产成本，且具有较好的塑性，满足变形加工的需要。

优选的，所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为30~50MPa，烧结温度为1000~1100℃，升温速率为40~80℃/min，烧结保温时间为4~8min，烧结真空度为0.5~2.5Pa。

一种应用所述的高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤C之后还包括步骤D、浇铸成型：将步骤C得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料熔融后注入模具中，浇铸成型，得到高耐磨不锈钢壳体。

一种应用高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤D之后还包括步骤E、表面处理，表面处理的工艺步骤具体为：

E1、预处理：先用砂纸打磨高耐磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油液；所述除油处理是在温度为70~80℃的除油液中除油10~15min，除油液的原料配方为：氢氧化钠35~45g/L，碳酸钠30~40g/L，磷酸钠25~35g/L，异辛基硫酸钠0.5~1.5g/L，溶剂为去离子水；

E2、酸洗除膜：将步骤E1预处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗3~5min后水洗；所述混酸的原料配方为：硫酸100~120mL/L、盐酸100~150mL/L，乙醇100mL/L，硅酸钠2~3g/L；

E3、表面活化：将步骤E2处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在质量浓度为5~8%的硫酸溶液中活化20~30s，活化温度为75~80℃；活化后用超声波清洗，去掉试样表面的腐蚀产物；超声波清洗所用溶液的原料配方为：稀盐酸35~45mL/L，十二烷基硫酸钠40~50mg/L，室温下清洗2~5min；

E4、预热处理：将步骤E3处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗，然后用75~85℃去离子水进行预热处理；

E5、施镀处理：将步骤E4处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶放入镀液中施镀1~2h，取出后用热水和冷水交替冲洗，去掉试样表面残留镀液，最后烘干得到镀层。

优选的，所述步骤E5中，镀液的原料配方为：硫酸镍10~15g/L、次亚磷酸钠15~20g/L、钨酸钠25~30g/L、柠檬酸钠45~50g/L、乳酸1~5g/L、硫酸铜40~45mg/L、硫脲0.2~0.6mg/L和十二烷基硫酸钠40~50mg/L；

镀液配制方法包括如下步骤：

（1）按照镀液原料配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、柠檬酸钠、乳酸、硫酸铜、硫脲和十二烷基硫酸钠，分别用蒸馏水溶解，得到硫酸镍溶液、次亚磷酸钠溶液、钨酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（2）将柠檬酸钠溶液和乳酸溶液充分混合，形成混合液；将硫酸镍溶液在搅拌下加入所述混合液中，再依次加入钨酸钠溶液、次亚磷酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（3）用去离子水稀释至原料配方浓度，再用氢氧化钠溶液在室温下调节pH值至8.5~9.5；静置18~30h后过滤溶液，备用。

本发明的有益效果在于：本发明的高耐磨不锈钢咖啡壶材料加入了Al、Zr和Y元素，能显著提高材料的硬度和耐磨性；还降低了材料的生产成本，而且可节约不可再生的Ni资源，属于环保型材料。

本发明的高耐磨不锈钢咖啡壶材料，与传统的类似材料比较，本发明的不锈钢咖啡壶材料的抗拉强度≥780Mpa，屈服强度≥670Mpa；冲击韧性≥180J，断裂韧性≥120J，断裂伸长率≥32%，硬度≥52HRC，还具有优良的耐腐蚀性能：3.5%NaCl溶液环境下材料的腐蚀速度≥0.0118mm/年，在5%H₂S0₄溶液环境下材料的腐蚀速度≥0.0376mm/年，良好的综合性能，便于加工，成本低。

本发明的高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Al、Zr、Y、Nb和Ti，余量为铁和杂质，通过严格控制每种元素的含量，使材料具有较高的硬度和耐磨性，生产成本低，且还具有较高的强度、韧性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。

本发明的制备方法采用放电等离子烧结处理，可以得到高耐磨的不锈钢材料，并降低了高耐磨不锈钢成品的生产成本，且具有较好的塑性，满足变形加工的需要。

本发明的制备方法与本发明的材料配合使用，可以发挥材料的最佳性能，工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。

具体实施方式：

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.08%、N：0.1%、Si：0.15%、Mn：1%、Cr：11.5%、Ni：0.3%、Mo：0.6%、Al：0.2%、Zr：0.25%、Y：0.05%、Nb：0.6%、Ti：0.05%、余量为铁和杂质。以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.045%，其中，P≤0.014%、S≤0.007%、H≤0.001%、O≤0.001%。

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至4nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料85%，增强相碳化钨15%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为110r/min，球磨时间为2h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为30MPa，烧结温度为1000℃，升温速率为40℃/min，烧结保温时间为4min，烧结真空度为0.5Pa。

一种应用所述的高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤C之后还包括步骤D、浇铸成型：将步骤C得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料熔融后注入模具中，浇铸成型，得到高耐磨不锈钢壳体。

一种应用高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤D之后还包括步骤E、表面处理，表面处理的工艺步骤具体为：

E1、预处理：先用砂纸打磨高耐磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油液；所述除油处理是在温度为70℃的除油液中除油10min，除油液的原料配方为：氢氧化钠35g/L，碳酸钠30g/L，磷酸钠25g/L，异辛基硫酸钠0.5g/L，溶剂为去离子水；

E2、酸洗除膜：将步骤E1预处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗3min后水洗；所述混酸的原料配方为：硫酸100mL/L、盐酸100mL/L，乙醇100mL/L，硅酸钠2g/L；

E3、表面活化：将步骤E2处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在质量浓度为5%的硫酸溶液中活化20s，活化温度为75℃；活化后用超声波清洗，去掉试样表面的腐蚀产物；超声波清洗所用溶液的原料配方为：稀盐酸35mL/L，十二烷基硫酸钠40mg/L，室温下清洗2min；

E4、预热处理：将步骤E3处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗，然后用75℃去离子水进行预热处理；

E5、施镀处理：将步骤E4处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶放入镀液中施镀1h，取出后用热水和冷水交替冲洗，去掉试样表面残留镀液，最后烘干得到镀层。

所述步骤E5中，镀液的原料配方为：硫酸镍10g/L、次亚磷酸钠15g/L、钨酸钠25g/L、柠檬酸钠45g/L、乳酸1g/L、硫酸铜40mg/L、硫脲0.2mg/L和十二烷基硫酸钠40mg/L；

    镀液配制方法包括如下步骤：

    （1）按照镀液原料配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、柠檬酸钠、乳酸、硫酸铜、硫脲和十二烷基硫酸钠，分别用蒸馏水溶解，得到硫酸镍溶液、次亚磷酸钠溶液、钨酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

   （2）将柠檬酸钠溶液和乳酸溶液充分混合，形成混合液；将硫酸镍溶液在搅拌下加入所述混合液中，再依次加入钨酸钠溶液、次亚磷酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（3）用去离子水稀释至原料配方浓度，再用氢氧化钠溶液在室温下调节pH值至8.5；静置18h后过滤溶液，备用。

本实施例制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。

实施例2

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.09%、N：0.09%、Si：0.25%、Mn：0.9%、Cr：12%、Ni：0.25%、Mo：0.7%、Al：0.3%、Zr：0.2%、Y：0.04%、Nb：0.7%、Ti：0.08%、余量为铁和杂质。以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.033%，其中，P≤0.013%、S≤0.006%、H≤0.002%、O≤0.001%。

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至5nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料88%，增强相碳化钨12%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为115r/min，球磨时间为3h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为35MPa，烧结温度为1020℃，升温速率为50℃/min，烧结保温时间为5min，烧结真空度为1Pa。

本实施例制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。

实施例3

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.1%、N：0.08%、Si：0.35%、Mn：0.8%、Cr：12.5%、Ni：0.2%、Mo：0.8%、Al：0.4%、Zr：0.15%、Y：0.03%、Nb：0.8%、Ti：0.1%、余量为铁和杂质。以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.036%，其中，P≤0.012%、S≤0.005%、H≤0.002%、O≤0.001%。

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至6nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材90%，增强相碳化钨10%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为120r/min，球磨时间为2h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为40MPa，烧结温度为1050℃，升温速率为60℃/min，烧结保温时间为6min，烧结真空度为1.5Pa。

一种应用所述的高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤C之后还包括步骤D、浇铸成型：将步骤C得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料熔融后注入模具中，浇铸成型，得到高耐磨不锈钢壳体。

一种应用高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤D之后还包括步骤E、表面处理，表面处理的工艺步骤具体为：

E1、预处理：先用砂纸打磨高耐磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油液；所述除油处理是在温度为75℃的除油液中除油12min，除油液的原料配方为：氢氧化钠40g/L，碳酸钠35g/L，磷酸钠30g/L，异辛基硫酸钠1g/L，溶剂为去离子水；

E2、酸洗除膜：将步骤E1预处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗4min后水洗；所述混酸的原料配方为：硫酸110mL/L、盐酸125mL/L，乙醇100mL/L，硅酸钠2.5g/L；

E3、表面活化：将步骤E2处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在质量浓度为6%的硫酸溶液中活化25s，活化温度为78℃；活化后用超声波清洗，去掉试样表面的腐蚀产物；超声波清洗所用溶液的原料配方为：稀盐酸40mL/L，十二烷基硫酸钠45mg/L，室温下清洗3min；

E4、预热处理：将步骤E3处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗，然后用80℃去离子水进行预热处理；

E5、施镀处理：将步骤E4处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶放入镀液中施镀1.5h，取出后用热水和冷水交替冲洗，去掉试样表面残留镀液，最后烘干得到镀层。

所述步骤E5中，镀液的原料配方为：硫酸镍12g/L、次亚磷酸钠18g/L、钨酸钠28g/L、柠檬酸钠48g/L、乳酸3g/L、硫酸铜42mg/L、硫脲0.4mg/L和十二烷基硫酸钠45mg/L；

    镀液配制方法包括如下步骤：

    （1）按照镀液原料配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、柠檬酸钠、乳酸、硫酸铜、硫脲和十二烷基硫酸钠，分别用蒸馏水溶解，得到硫酸镍溶液、次亚磷酸钠溶液、钨酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

    （2）将柠檬酸钠溶液和乳酸溶液充分混合，形成混合液；将硫酸镍溶液在搅拌下加入所述混合液中，再依次加入钨酸钠溶液、次亚磷酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（3）用去离子水稀释至原料配方浓度，再用氢氧化钠溶液在室温下调节pH值至9；静置24h后过滤溶液，备用。

本实施例制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。

实施例4

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.11%、N：0.07%、Si：0.45%、Mn：0.7%、Cr：13%、Ni：0.15%、Mo：0.9%、Al：0.5%、Zr：0.1%、Y：0.02%、Nb：0.9%、Ti：0.12%、余量为铁和杂质。以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.028%，其中，P≤0.011%、S≤0.004%、H≤0.001%、O≤0.001%。

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至7nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料92%，增强相碳化钨8%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为125r/min，球磨时间为3h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为45MPa，烧结温度为1080℃，升温速率为70℃/min，烧结保温时间为7min，烧结真空度为2Pa。

本实施例制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。

实施例5

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C： 0.12%、N：0.06%、Si：0.55%、Mn：0.6%、Cr：13.5%、Ni：0.1%、Mo：1%、Al：0.6%、Zr：0.05%、Y：0.01%、Nb：1%、Ti：0.15%、余量为铁和杂质。以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.041%，其中，P≤0.01%、S≤0.003%、H≤0.001%、O≤0.001%。

一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至8nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料95%，增强相碳化钨15%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为130r/min，球磨时间为4h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为50MPa，烧结温度为1100℃，升温速率为80℃/min，烧结保温时间为8min，烧结真空度为2.5Pa。

一种应用所述的高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤C之后还包括步骤D、浇铸成型：将步骤C得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料熔融后注入模具中，浇铸成型，得到高耐磨不锈钢壳体。

一种应用高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，所述步骤D之后还包括步骤E、表面处理，表面处理的工艺步骤具体为：

E1、预处理：先用砂纸打磨高耐磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油液；所述除油处理是在温度80℃的除油液中除油15min，除油液的原料配方为：氢氧化钠45g/L，碳酸钠40g/L，磷酸钠35g/L，异辛基硫酸钠1.5g/L，溶剂为去离子水；

E2、酸洗除膜：将步骤E1预处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗5min后水洗；所述混酸的原料配方为：硫酸120mL/L、盐酸150mL/L，乙醇100mL/L，硅酸钠3g/L；

E3、表面活化：将步骤E2处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶在质量浓度为8%的硫酸溶液中活化30s，活化温度为80℃；活化后用超声波清洗，去掉试样表面的腐蚀产物；超声波清洗所用溶液的原料配方为：稀盐酸45mL/L，十二烷基硫酸钠50mg/L，室温下清洗5min；

E4、预热处理：将步骤E3处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗，然后用85℃去离子水进行预热处理；

E5、施镀处理：将步骤E4处理后的高耐磨不锈钢咖啡壶放入镀液中施镀2h，取出后用热水和冷水交替冲洗，去掉试样表面残留镀液，最后烘干得到镀层。

所述步骤E5中，镀液的原料配方为：硫酸镍15g/L、次亚磷酸钠20g/L、钨酸钠30g/L、柠檬酸钠50g/L、乳酸5g/L、硫酸铜45mg/L、硫脲0.6mg/L和十二烷基硫酸钠50mg/L；

    镀液配制方法包括如下步骤：

    （1）按照镀液原料配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、柠檬酸钠、乳酸、硫酸铜、硫脲和十二烷基硫酸钠，分别用蒸馏水溶解，得到硫酸镍溶液、次亚磷酸钠溶液、钨酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

   （2）将柠檬酸钠溶液和乳酸溶液充分混合，形成混合液；将硫酸镍溶液在搅拌下加入所述混合液中，再依次加入钨酸钠溶液、次亚磷酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（3）用去离子水稀释至原料配方浓度，再用氢氧化钠溶液在室温下调节pH值至9.5；静置30h后过滤溶液，备用。

本实施例制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。

表1 实施例1~5制得的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						抗拉强度（MPa）	780	790	820	810	800
屈服强度（MPa）	680	690	680	670	690
						冲击韧性（J）	200	180	220	190	210
断裂韧性（MPa ）	130	140	150	130	120
						断裂伸长率（%）	34	32	38	36	35
硬度（HRC）	53	53	54	52	52
						3.5%NaCl溶液环境下的腐蚀速度（mm/年）	0.0118	0.0121	0.0122	0.0124	0.0123
5%H2S04溶液环境下的腐蚀速度（mm/年）	0.0385	0.0382	0.0380	0.0378	0.0376

本发明的高耐磨不锈钢咖啡壶材料，与传统的类似材料比较，本发明的不锈钢咖啡壶材料的抗拉强度≥780Mpa，屈服强度≥670Mpa；冲击韧性≥180J，断裂韧性≥120J，断裂伸长率≥32%，硬度≥52HRC，还具有优良的耐腐蚀性能：3.5%NaCl溶液环境下材料的腐蚀速度≥0.0118mm/年，在5%H₂S0₄溶液环境下材料的腐蚀速度≥0.0376mm/年，良好的综合性能，便于加工，成本低。

本发明的高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Al、Zr、Y、Nb和Ti，余量为铁和杂质，通过严格控制每种元素的含量，使材料具有较高的硬度和耐磨性，生产成本低，且还具有较高的强度、韧性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：其基体材料的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.08~0.12%、N：0.06~0.1%、Si：0.15~0.55%、Mn：0.6~1%、Cr：11.5~13.5%、Ni：0.1~0.3%、Mo：0.6~1%、Al：0.2~0.6%、Zr：0.05~0.25%、Y：0.01~0.05%、Nb：0.6~1%、Ti：0.05~0.15%、余量为铁和杂质；

所述高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至4~8nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料85~95%，增强相碳化钨5~15%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为110~130r/min，球磨时间为2~4h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：其基体材料的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.09~0.11%、N：0.07~0.09%、Si：0.25~0.45%、Mn：0.7~0.9%、Cr：12~13%、Ni：0.15~0.25%、Mo：0.7~0.9%、Al：0.3~0.5%、Zr：0.1~0.2%、Y：0.02~0.04%、Nb：0.7~0.9%、Ti：0.08~0.12%、余量为铁和杂质。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：其基体材料的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.1%、N：0.08%、Si：0.35%、Mn：0.8%、Cr：12.5%、Ni：0.2%、Mo：0.8%、Al：0.4%、Zr：0.15%、Y：0.03%、Nb：0.8%、Ti：0.1%、余量为铁和杂质。

4.根据权利要求1所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1%，其中，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、O≤0.001%。

5.根据权利要求1所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：所述基体材料的化学成分满足以下公式：

9.5%≤50C+80N≤12.5%                   ……（1）

4（C+N）≤Si+Mn≤1.4%                 ……（2）

7.6%+8Mo≤Cr+25Ni≤20%               ……（3）

2%≤5 Al +8Zr+Y≤4.5%                  ……（4）

12%≤（Nb/Ti+0.5）×1.73≤32%           ……（5）

其中，C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Al、Zr、Y、Nb和Ti分别代表各元素的重量百分比。

6.如权利要求1~5任一项所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、研磨：按照上述化学成分的重量百分比配比基体材料，将基体材料置于球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至4~8nm；

B、混粉：将步骤A的基体材料与增强相碳化钨按下述重量百分比含量进行配比得到混合粉末：基体材料85~95%，增强相碳化钨5~15%；将上述混合粉末放入球磨机中进行球磨，混合均匀，球磨速率为110~130r/min，球磨时间为2~4h；

C、放电等离子烧结：将步骤B混合均匀的粉末装入模具内，采用放电等离子烧结设备进行烧结，经烧结后得到一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料。

7.根据权利要求6所述的一种高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，烧结工艺条件如下：烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为30~50MPa，烧结温度为1000~1100℃，升温速率为40~80℃/min，烧结保温时间为4~8min，烧结真空度为0.5~2.5Pa。

8.一种应用权利要求6所述的高耐磨不锈钢咖啡壶材料的制备方法得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料制备高耐磨不锈钢壳体的方法，其特征在于：所述步骤C之后还包括步骤D、浇铸成型：将步骤C得到的高耐磨不锈钢咖啡壶材料熔融后注入模具中，浇铸成型，得到高耐磨不锈钢壳体。

9.根据权利要求8所述的一种制备高耐磨不锈钢壳体的方法，其特征在于：所述步骤D之后还包括步骤E、表面处理，表面处理的工艺步骤具体为：

E1、预处理：先用砂纸打磨高耐磨不锈钢壳体，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油液；所述除油处理是在温度为70~80℃的除油液中除油10~15min，除油液的原料配方为：氢氧化钠35~45g/L，碳酸钠30~40g/L，磷酸钠25~35g/L，异辛基硫酸钠0.5~1.5g/L，溶剂为去离子水；

E2、酸洗除膜：将步骤E1预处理后的高耐磨不锈钢壳体在室温下采用混酸酸洗3~5min后水洗；所述混酸的原料配方为：硫酸100~120mL/L、盐酸100~150mL/L，乙醇100mL/L，硅酸钠2~3g/L；

E3、表面活化：将步骤E2处理后的高耐磨不锈钢壳体在质量浓度为5~8%的硫酸溶液中活化20~30s，活化温度为75~80℃；活化后用超声波清洗，去掉试样表面的腐蚀产物；超声波清洗所用溶液的原料配方为：稀盐酸35~45mL/L，十二烷基硫酸钠40~50mg/L，室温下清洗2~5min；

E4、预热处理：将步骤E3处理后的高耐磨不锈钢壳体先用冷水冲洗，然后用75~85℃去离子水进行预热处理；

E5、施镀处理：将步骤E4处理后的高耐磨不锈钢壳体放入镀液中施镀1~2h，取出后用热水和冷水交替冲洗，去掉试样表面残留镀液，最后烘干得到镀层。

10.根据权利要求9所述的一种制备高耐磨不锈钢壳体的方法，其特征在于：所述步骤E5中，镀液的原料配方为：硫酸镍10~15g/L、次亚磷酸钠15~20g/L、钨酸钠25~30g/L、柠檬酸钠45~50g/L、乳酸1~5g/L、硫酸铜40~45mg/L、硫脲0.2~0.6mg/L和十二烷基硫酸钠40~50mg/L；

    镀液配制方法包括如下步骤：

（1）按照镀液原料配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、柠檬酸钠、乳酸、硫酸铜、硫脲和十二烷基硫酸钠，分别用蒸馏水溶解，得到硫酸镍溶液、次亚磷酸钠溶液、钨酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、乳酸溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（2）将柠檬酸钠溶液和乳酸溶液充分混合，形成混合液；将硫酸镍溶液在搅拌下加入所述混合液中，再依次加入钨酸钠溶液、次亚磷酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫脲溶液和十二烷基硫酸钠溶液；

（3）用去离子水稀释至原料配方浓度，再用氢氧化钠溶液在室温下调节pH值至8.5~9.5；静置18~30h后过滤溶液，备用。