一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法技术

本发明专利技术公开了一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，属于金属材料表面改性技术领域。该处理方法首先对奥氏体不锈钢进行电化学处理，然后采用离子氮化技术制备氮化改性层，最终得到改性后的奥氏体不锈钢。本发明专利技术将电化学处理与离子氮化技术相结合，对奥氏体不锈钢进行复合处理，充分发挥了表面织构化和离子氮化的优势，提高了奥氏体不锈钢的摩擦学性能，降低了摩擦系数，减少了磨损失重。

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法
本专利技术涉及一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，属于金属材料表面改性

技术介绍
奥氏体不锈钢因具有良好的综合力学性能和工艺性能，且在氧化性和还原性介质中均表现出较好的耐蚀性，从而在工业、民用、国防等领域中得到了广泛的应用。目前，奥氏体不锈钢亦是不锈钢中种类最多、使用量最大的一种钢材，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及使用量的一半以上。但是，受表面硬度低、摩擦系数大、耐磨性差等缺点的制约，奥氏体不锈钢一般不能用于制作滑动摩擦配副零部件，其更广泛地使用受到限制。基于摩擦磨损始发生于材料表面，已有研究表明，借助表面技术可有效提高奥氏体不锈钢的耐磨性。选用合适的表面处理技术对于拓展奥氏体不锈钢作为摩擦材料的应用具有显著意义。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，所得的奥氏体不锈钢具有优异的脂润滑摩擦学性能。本专利技术提供的一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，首先对奥氏体不锈钢进行电化学处理，然后采用离子氮化技术制备氮化改性层。上述处理方法，包括以下步骤：(1)对奥氏体不锈钢工件预处理：将奥氏体不锈钢工件表面除油后使用SiC水砂纸进行逐级打磨、清洗、干燥备用；(2)将预处理好的奥氏体不锈钢工件留出工作面，其余部分使用环氧树脂密封、干燥后、将其作为工作电极、用饱和甘汞电极作为参比电极、铂片作为辅助电极置于浓度为10~25wt.%的NaCl溶液中，在20~30℃下分别进行开路电位和动电位极化曲线测试，开路电位测试时间为10~20min，极化曲线测试取相对于开路电位-0.25V为起始电压、+2.0V为终止电压，扫描速率为1mV/s；(3)将步骤(2)处理好的奥氏体不锈钢放入辉光离子渗金属炉内的工件台上，并通过工件台与脉冲电源的阴极连接，成为工件极，炉壳与脉冲电源的阳极连接，并接地；(4)把辉光离子渗金属炉炉腔内部抽成真空度为0.1Pa，通入流量为30sccm～35sccm的氨气到炉腔，使炉腔内气压维持在35Pa～45Pa，启动脉冲电源，在阳极与阴极间施加直流偏压，当工件极温度升至350℃～450℃时，对奥氏体不锈钢进行离子轰击清洗20min～40min；(5)将工件极电压调至–600V～–500V，工件极电流调至30A～40A，工件极温度维持在500℃～550℃，保温8h～10h，关闭脉冲电源，使奥氏体不锈钢缓冷到室温。上述方案中，所述步骤(2)中NaCl溶液的质量浓度优选为15~20%。上述方案中，所述步骤(5)中，工件极电压优选为–550V，工件极电流优选为35A，工件极温度优选525℃～535℃。本专利技术属于金属材料表面改性
，利用奥氏体不锈钢对Cl-点蚀敏感性高的特点，先对316不锈钢进行电化学处理获得表面织构，再采用离子氮化技术制备氮化改性层。本专利技术的有益效果：本专利技术将电化学处理与离子氮化技术相结合，对奥氏体不锈钢进行复合处理，充分发挥了表面织构化和离子氮化的优势，提高了奥氏体不锈钢的摩擦学性能，降低了摩擦系数，减少了磨损失重。附图说明图1为未处理奥氏体不锈钢和实施例1处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的摩擦系数图；图2为未处理奥氏体不锈钢和实施例1处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；图3为未处理奥氏体不锈钢和实施例1处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；图4为未处理奥氏体不锈钢和实施例1处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；图5为未处理奥氏体不锈钢和实施例2处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的摩擦系数图；图6为未处理奥氏体不锈钢和实施例2处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；图7为未处理奥氏体不锈钢和实施例2处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；图8为未处理奥氏体不锈钢和实施例2处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；图1中1—未处理奥氏体不锈钢与GCr15对磨的的摩擦系数图；2—实施例1处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的摩擦系数图；图2中3—未处理奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；4—实施例1处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；图3中5—未处理奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；6—实施例1处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；图4中7—未处理奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；8—实施例1处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；图5中9—未处理奥氏体不锈钢与GCr15对磨的的摩擦系数图；10—实施例2处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的摩擦系数图；图6中11—未处理奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；12—实施例2处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的摩擦系数图；图7中13—未处理奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；14—实施例2处理后的奥氏体不锈钢与GCr15对磨的磨损失重图；图8中15—未处理奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；16—实施例2处理后的奥氏体不锈钢与Si3N4对磨的磨损失重图；图1、图2、图5、图6中μ—摩擦系数；T—摩擦时间；图3、图4、图7、图8中G—磨损失重。具体实施方式下面通过附图和实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。现以316奥氏体不锈钢为例，对本专利技术进行实施：实施例1：本实施例中复合表面处理方法，具体包括以下步骤：(1)对奥氏体不锈钢工件预处理：将奥氏体不锈钢工件表面除油后使用SiC水砂纸进行逐级打磨、清洗、干燥备用；(2)将预处理好的奥氏体不锈钢工件留出工作面，其余部分使用环氧树脂密封、干燥后、将其作为工作电极、用饱和甘汞电极作为参比电极、铂片作为辅助电极置于浓度为15wt.%的NaCl溶液中，在25℃下分别进行开路电位和动电位极化曲线测试，开路电位测试时间为15min，极化曲线测试取相对于开路电位-0.25V为起始电压、+2.0V为终止电压，扫描速率为1mV/s；(3)将步骤(2)处理好的奥氏体不锈钢放入辉光离子渗金属炉内的工件台上，并通过工件台与脉冲电源的阴极连接，成为工件极，炉壳与脉冲电源的阳极连接，并接地；(4)把辉光离子渗金属炉炉腔1内部抽成真空度为1×10–1Pa，通入流量为30sccm～35sccm的氨气到炉腔，使炉腔内气压维持在40Pa，启动脉冲电源，在阳极与阴极间施加直流偏压，当工件极温度升至350℃～450℃时，对奥氏体不锈钢进行离子轰击清洗30min；(5)将工件极电压调至–550V，工件极电流调至35A，工件极温度维持在525℃，保温9h，关闭脉冲电源，使奥氏体不锈钢缓冷到室温。实施例2：本实施方式与实施例1不同的是步骤(2)中NaCl溶液的浓度为20wt.%，步骤(5)中工件极温度维持在535℃，其它步骤及参数与实施例1相同。将实施例1和实施例2得到的处理后的奥氏体不锈钢进行摩擦学性能测试。在进行摩擦磨损测试时，所有试样表面均涂覆一层润滑脂。本专利技术为了发挥表面织构化和离子氮化的优势：表面织构可以贮存润滑脂，氮化处理可提高表面耐磨性，二者具有“相辅相成”的效果；所以在进行摩擦磨损测试时，所有试样表面均涂覆一层润滑脂。在上述工艺条件下，处理奥氏体不锈钢获得摩擦学性能优异的，测试数据见表1。表1由表1所提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，其特征在于：首先对奥氏体不锈钢进行电化学处理，然后采用离子氮化技术制备氮化改性层。

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢表面的复合处理方法，其特征在于：首先对奥氏体不锈钢进行电化学处理，然后采用离子氮化技术制备氮化改性层；具体包括以下步骤：(1)对奥氏体不锈钢工件预处理：将奥氏体不锈钢工件表面除油后使用SiC水砂纸进行逐级打磨、清洗、干燥备用；(2)将预处理好的奥氏体不锈钢工件留出工作面，其余部分使用环氧树脂密封、干燥后、将其作为工作电极、用饱和甘汞电极作为参比电极、铂片作为辅助电极置于浓度为10~25wt.%的NaCl溶液中；(3)将步骤(2)处理好的奥氏体不锈钢放入辉光离子渗金属炉内的工件台上，并通过工件台与脉冲电源的阴极连接，成为工件极，炉壳与脉冲电源的阳极连接，并接地；(4)把辉光离子渗金属炉炉腔内部抽成真空度为0.1Pa，通入流量为30sccm～35sccm的氨气到炉腔，使炉腔内气压维持在35Pa～45Pa，启动脉冲电源，在阳极与阴极间施加直流偏压，当工件极温度升至350℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：林乃明，邹娇娟，郭俊文，马永，王振霞，唐宾，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14