CN117070884A - 一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及奥氏体不锈钢技术领域,具体公开一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺。该工艺包括:(1)在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积铜和钛单质组成的复合膜层,然后对该奥氏体不锈钢在氨气和氮气的混合气氛中进行感应加热处理,完成后在所述混合气氛中冷却至室温,然后对所得奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。(2)在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积氧化钛膜层,然后将该奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理,完成后冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。本发明的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺不仅能够在奥氏体不锈钢的表面形成高硬耐磨层,而且能够增加高硬耐磨层的厚度,提高奥氏体不锈钢的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及奥氏体不锈钢技术领域,尤其涉及一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢,包括18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢等。由于不锈钢具有优异的耐蚀性、相容性、塑韧性等特点,在食品加工设备、化学品储罐、压力容器、医疗器械、汽车零部件、航空航天部件等领域得到了广泛应用。据统计,奥氏体不锈钢占整个不锈钢产量的65%以上。尽管奥氏体不锈钢具有众多的优点,但其存在强硬度较低、耐磨性差的问题,导致在一些特殊的应用场合下,奥氏体不锈钢物品或工件的表面容易受到磨损,限制了奥氏体不锈钢的应用。但由于奥氏体不锈钢在热处理制备时即使进行快速冷却,其金相组织仍然是强硬度较低的奥氏体相,因此,奥氏体不锈钢难以通过传统的相变方式实现其表面强化。
目前普遍采用冷加工变形的方式对奥氏体不锈钢进行表面强化,例如,通过对奥氏体不锈钢的表面进行滚压或者喷丸处理,可使表面形成硬化层。另外,也可以通过向奥氏体不锈钢的表层进行渗碳、渗氮或者碳氮共渗等方式,使奥氏体不锈钢的表层中形成金属碳化物或氮化物,从而提高奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性。然而,上述的冷加工变形的方式存在形成的硬化层薄、硬度不足等方面的问题,而在表面渗碳、渗氮等方式同样存在硬化层薄、效率普遍较低等方面的问题。
发明内容
鉴于此,本发明提出一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,该工艺不仅能够在奥氏体不锈钢的表面形成高耐磨渗层,而且能够有效提升所述渗层的厚度,提高奥氏体不锈钢的使用寿命。具体地,本发明公开如下的技术方案。
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将奥氏体不锈钢置于碱液中,并在加热条件下浸泡,完成后再置于95%的乙醇中进行超声清洗,完成后对所述奥氏体不锈钢进行干燥,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积铜和钛单质组成的复合膜层,然后对该奥氏体不锈钢在氨气和氮气的混合气氛中进行感应加热处理,完成后在所述混合气氛中冷却至室温,然后对所得奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积氧化钛膜层,然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理,完成后在所述氮气气氛中冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
进一步地,步骤(1)中,所述碱液包括氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、磷酸三钠溶液等中的任意一种。可选地,所述碱液的质量分数为20~30%。
进一步地,步骤(1)中,所述加热温度为80~90℃,所述浸泡时间为10~15min,以将所述奥氏体不锈钢表面的油污转换分解为易溶物质。
进一步地,步骤(1)中,所述超声清洗的时间为5~8min,超声功率为400~700W,以便清洗掉所述奥氏体不锈钢表面分解后的油污。
进一步地,步骤(1)中,所述干燥的温度为60~75℃,干燥时间为3~5min,以去除奥氏体不锈钢表面残留的乙醇,提高表面洁净度,以便于后续镀膜。
进一步地,步骤(2)中,所述复合膜层的厚度为10~20μm,该复合膜层中所述铜单质的含量为30~40wt.%。所述复合膜层的制备方法包括磁控溅射、真空蒸镀等中的任意一种。
进一步地,步骤(2)中,所述混合气氛中氨气的体积分数为20~35%,所述氨气作为氮源在其高温下分解后形成活性氮原子[N],以便向所述奥氏体不锈钢表层渗氮。
进一步地,步骤(2)中,所述感应加热处理的温度为1090~1200℃,感应加热处理时间为45~60min。
进一步地,步骤(3)中,所述氧化钛膜层的厚度为8~15μm。可选地,所述氧化钛膜层的制备方法包括磁控溅射、真空蒸镀等中的任意一种。
进一步地,步骤(3)中,所述感应加热处理的温度为900~1150℃,感应加热处理时间为1~1.5小时。
与现有技术相比,本发明取得的有益技术效果包括:传统的向奥氏体不锈钢表层中进行渗碳、渗氮或者碳氮共渗的方式存在得到的硬化层较薄的问题,导致奥氏体不锈钢仍然难以满足高耐磨、长时间工作的需求。另外,传统的在活性原子的气氛中依靠原子浓度差进行扩散渗透的方式存在效率低、渗层薄的问题。为此,本发明提出了在奥氏体不锈钢表面先沉积铜和钛单质组成的复合膜层的方式作为渗透源,然后在感应加热的同时利用其加热特点和所述复合膜层的配合,有效提升了奥氏体不锈钢表面渗层的深度。这是由于感应加热的线圈发射在所述奥氏体不锈钢和膜层中的电磁场会使金属原子的磁畴变化至同一方向,进而引起金属原子的重新排列,由于这种电磁场以每秒上百万次的频率进行极速变化,从而使所述电磁场的方向也在进行正反向的极速切变。当这种电磁场施加到所述奥氏体不锈钢和膜层中后,会使其中的金属原子进行高速振荡。这种状态会促使所述复合膜层中的金属原子Ti、Cu更快地向奥氏体不锈钢的表层中融合,而且由于所述奥氏体不锈钢表层中的金属原子也处于高速振荡的状态,可加速渗入的所述Ti、Cu原子进一步向奥氏体不锈钢表层的深处渗入,从而有效增加渗层的厚度,而且所需的时间更短,更加节能。同时,在此过程中,氨气分解后产生的活性氮原子[N]也会向奥氏体不锈钢中渗入,并与所述Ti、Cu元素形成氮化物,其具有极高的硬度,能够显著增加奥氏体不锈钢的表层硬度,进而提升奥氏体不锈钢的表面耐磨性。同时,在此过程中,所述复合膜层中的铜单质在感应加热作用下快速熔融,进而使所述复合膜层上出现孔洞,从而可使所述活性氮原子[N]通过孔洞提前进行渗入,缓解由于所述复合膜层的分解和破裂需要一定的时间,从而造成渗氮延迟的问题,有利于提高渗氮效率。随着所述复合膜层中金属元素的不断熔出以及高速振荡作用,复合膜层逐渐出现大量缺口,此时所述活性氮原子[N]可实现大面积的渗入,与已经渗入的所述Ti、Cu元素形成氮化物,有助于防止氮原子先渗入后与奥氏体不锈钢中的其他金属元素结合,导致氮化钛、氮化铜的形成减少,不利于奥氏体不锈钢的表面耐磨性提升的问题。
进一步地,本发明在对奥氏体不锈钢的表面再次沉积氧化钛膜层,并在氮气的保护气氛中再次进行感应加热处理。在此过程中,所述氧化钛同样在高速振荡作用下向奥氏体不锈钢表层中渗入,同时奥氏体不锈钢含有大量的铁、铬、镍元素在高温作用向渗入的氧化钛晶格中扩散替代部分钛原子,从而将二氧化钛的光响应范围从紫外区向可见光区扩展,使本发明制备的奥氏体不锈钢的表面具备能够利用光催化效应进行杀菌消毒的作用,有助于扩展奥氏体不锈钢的应用范围,使其可用于一些特殊的场合或者用于制作特殊的产品(如楼梯扶手、医疗器械等)。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为下列实施例1制备的表面强化奥氏体不锈钢的表层显微金相图。
图2为下列实施例1制备的表面强化奥氏体不锈钢的耐磨性测试磨痕图。
图3为下列实施例2制备的表面强化奥氏体不锈钢的表层显微金相图。
图4为下列实施例2制备的表面强化奥氏体不锈钢的耐磨性测试磨痕图。
图5为下列对比例1制备的表面强化奥氏体不锈钢的表层显微金相图。
图6为下列对比例1制备的表面强化奥氏体不锈钢的耐磨性测试磨痕图。
图7为下列对比例2制备的表面强化奥氏体不锈钢的表层显微金相图。
图8为下列对比例2制备的表面强化奥氏体不锈钢的耐磨性测试磨痕图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。现通过具体实施对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为25%的氢氧化钠溶液中,并加热至90℃浸泡10min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗6min,超声功率为500W,完成后将所述奥氏体不锈钢在70℃干燥4min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用真空蒸镀技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为20μm的铜和钛单质形成的复合薄膜(其中铜单质的含量为36wt.%)。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为30%)进行感应加热处理(加热温度为1150℃,处理时间为50min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理以去除表面残留的复合薄膜,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用磁控溅射技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为10μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理(加热温度为1000℃,处理时间为70min),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
对本实施例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试。其中,所述表面强化层厚度以测量的该强化层的平均厚度表示,所述表面强化层的金相图如图1所示。所述耐磨性采用失重法测试,并以被测试样的质量损耗率表示,其磨痕图如图2所示。所述杀菌能力以在60W的氙灯照射120min后,所述表面强化奥氏体不锈钢对其表面的大肠杆菌的杀菌率表示。测试结果如下所示:平均厚度47.4μm,质量损耗率0.63%,杀菌率98.7%。
实施例2
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为30%的碳酸钠溶液中,并加热至85℃浸泡12min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗8min,超声功率为400W,完成后将所述奥氏体不锈钢在60℃干燥5min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用真空蒸镀技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为15μm的铜和钛单质形成的复合薄膜,其中铜单质的含量为30wt.%。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为20%)进行感应加热处理(加热温度为1090℃,处理时间为60min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用磁控溅射技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为8μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理(加热温度为900℃,处理时间为1.5小时),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本实施例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试。其中,所述表面强化层的金相图如图3所示,磨痕图如图4所示。测试结果如下所示:平均厚度43.3μm,质量损耗率0.69%,杀菌率99.4%。
实施例3
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为20%的磷酸三钠溶液中,并加热至80℃浸泡15min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗5min,超声功率为700W,完成后将所述奥氏体不锈钢在75℃干燥3min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用磁控溅射技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为10μm的铜和钛单质形成的复合薄膜,其中铜单质的含量为40wt.%。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为35%)进行感应加热处理(加热温度为1200℃,处理时间为45min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用真空蒸镀技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为15μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理(加热温度为1150℃,处理时间为1小时),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本实施例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试,测试结果如下所示:平均厚度40.6μm,质量损耗率0.81%,杀菌率99.4%。
对比例1
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为25%的氢氧化钠溶液中,并加热至90℃浸泡10min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗6min,超声功率为500W,完成后将所述奥氏体不锈钢在70℃干燥4min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用真空蒸镀技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为20μm的钛单质薄膜层。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为30%)进行感应加热处理(加热温度为1150℃,处理时间为50min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理以去除表面残留的所述钛单质薄膜层,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用磁控溅射技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为10μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理(加热温度为1000℃,处理时间为70min),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本对比例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试。其中,所述表面强化层的金相图如图5所示,磨痕图如图6所示,测试结果如下所示:平均厚度21.8μm,质量损耗率2.14%,杀菌率98.5%。
对比例2
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为20%的磷酸三钠溶液中,并加热至80℃浸泡15min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗5min,超声功率为700W,完成后将所述奥氏体不锈钢在75℃干燥3min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用磁控溅射技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为10μm的铜和钛单质形成的复合薄膜,其中铜单质的含量为40wt.%。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为35%)进行加热处理(加热温度为1200℃,处理时间为45min,加热方式为常规渗氮炉采用的电阻丝通电加热)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用真空蒸镀技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为15μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理(加热温度为1150℃,处理时间为1小时,),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本对比例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试。其中,所述表面强化层的金相图如图7所示,磨痕图如图8所示,测试结果如下所示:平均厚度11.3μm,质量损耗率4.26%,杀菌率98.9%。
对比例3
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为30%的碳酸钠溶液中,并加热至85℃浸泡12min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗8min,超声功率为400W,完成后将所述奥氏体不锈钢在60℃干燥5min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用真空蒸镀技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为15μm的铜和钛单质形成的复合薄膜,其中铜单质的含量为30wt.%。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为20%)进行感应加热处理(加热温度为1090℃,处理时间为60min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本对比例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试。其中,所述表面强化层厚度的平均厚度表示。所述耐磨性采用失重法测试,并以被测试样的质量损耗率表示。所述杀菌能力以在60W的氙灯照射120min后,所述表面强化奥氏体不锈钢对其表面的大肠杆菌的杀菌率表示,测试结果如下所示:平均厚度38.2μm,质量损耗率0.87%,杀菌率36.4%。
对比例4
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为30%的碳酸钠溶液中,并加热至85℃浸泡12min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗8min,超声功率为400W,完成后将所述奥氏体不锈钢在60℃干燥5min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)将所述预处理不锈钢奥氏体置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为20%)进行感应加热处理(加热温度为1090℃,处理时间为60min),同时以氯化钛和氯化铜为金属源(其中铜元素和钛元素质量比为3:7)。所述金属源被加热后分解形成的活性钛原子、铜原子向所述预处理不锈钢奥氏体的表层中渗入。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本对比例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试,测试结果如下所示:平均厚度14.7μm,质量损耗率3.91%,杀菌率38.3%。
对比例5
一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,包括如下步骤:
(1)将316L奥氏体不锈钢置于质量分数为25%的氢氧化钠溶液中,并加热至90℃浸泡10min。完成后将所述奥氏体不锈钢再置于95%的乙醇中超声清洗6min,超声功率为500W,完成后将所述奥氏体不锈钢在70℃干燥4min,即得预处理奥氏体不锈钢。
(2)利用真空蒸镀技术在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积一层厚度为20μm的铜和钛单质形成的复合薄膜(其中铜单质的含量为36wt.%)。然后将该奥氏体不锈钢置于氨气和氮气的混合气氛中(其中氨气的体积分数为30%)进行感应加热处理(加热温度为1150℃,处理时间为50min)。完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述混合气氛中继续冷却至室温,然后对得到的奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢。
(3)利用磁控溅射技术在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积一层厚度为10μm的氧化钛膜层。然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行加热处理(加热温度为1000℃,处理时间为70min,加热方式为常规渗氮炉采用的电阻丝通电加热),完成后将得到的奥氏体不锈钢在所述氮气气氛中继续冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
采用同上述实施例1相同的方法对本对比例制备的所述表面强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性和杀菌能力进行测试,测试结果如下所示:平均厚度34.2μm,质量损耗率0.72%,杀菌率91.8%。
从上述各实施例和对比例的测试结果可以看出:各实施例的工艺制备的表面强化奥氏体不锈钢的性能整体优于各个对比例。其中:对比例1的表面强化层厚度和表面耐磨性相对于实施例1均出现了较大程度的下降。对比例2的表面强化层厚度和表面耐磨性相对于实施例3均出现了较大幅度的下降。对比例3的杀菌能力相对于实施例2出现了明显下降,同时,对比例3的表面强化层厚度、表面耐磨性相对于实施例2也出现了一定程度的下降。对比例4的表面强化层厚度和表面耐磨性相对于对比例3出现了明显下降,说明对比例4采用传统的以氯化钛和氯化铜为金属源进行渗金属的方式存在得到的渗层厚度不足,造成奥氏体不锈钢的表面耐磨性不足的问题;对比例5采用常规的加热方式对所述氧化钛膜层进行加热,形成的强化奥氏体不锈钢的表面强化层厚度、表面耐磨性以及杀菌能力相对于实施例1均出现了下降。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将奥氏体不锈钢置于碱液中,并在加热条件下浸泡,完成后再置于95%的乙醇中进行超声清洗,完成后对所述奥氏体不锈钢进行干燥,即得预处理奥氏体不锈钢;
(2)在所述预处理奥氏体不锈钢的表面沉积铜和钛单质组成的复合膜层,然后对该奥氏体不锈钢在氨气和氮气的混合气氛中进行感应加热处理,完成后在所述混合气氛中冷却至室温,然后对所得奥氏体不锈钢进行激光抛光处理,得预强化奥氏体不锈钢;
(3)在所述预强化奥氏体不锈钢表面沉积氧化钛膜层,然后将该预强化奥氏体不锈钢置于氮气气氛中进行感应加热处理,完成后在所述氮气气氛中冷却至室温,即得表面强化奥氏体不锈钢。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,所述复合膜层的厚度为10~20μm,该复合膜层中所述铜单质的含量为30~40wt.%。
3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,所述混合气氛中氨气的体积分数为20~35%。
4.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,所述感应加热处理的温度为1090~1200℃,感应加热处理时间为45~60min。
5.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(3)中,所述氧化钛膜层的厚度为8~15μm。
6.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(3)中,所述感应加热处理的温度为900~1150℃,感应加热处理时间为1~1.5小时。
7.根据权利要求1-6任一项所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(1)中,所述碱液包括氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、磷酸三钠溶液中的任意一种;所述碱液的质量分数为20~30%。
8.根据权利要求1-6任一项所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(1)中,所述加热温度为80~90℃,所述浸泡时间为10~15min。
9.根据权利要求1-6任一项所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(1)中,所述超声清洗的时间为5~8min,超声功率为400~700W。
10.根据权利要求1-6任一项所述的奥氏体不锈钢的表面强化处理工艺,其特征在于,步骤(1)中,所述干燥的温度为60~75℃,干燥时间为3~5min。
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