【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面处理，具体而言，涉及一种不锈钢表面复合渗层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、渗铬是指将所要加工的工件放入渗铬介质中，在一定条件下，使得活性铬原子渗入工件表层的一种表面处理方法。渗铬的目的主要是提高基体材料的耐蚀性和耐热性，改善基体材料的抗氧化性，提高耐磨性能和疲劳强度。对于不锈钢，由于碳含量很低，因此形成的渗铬层硬度较低，耐磨性能不足。并且不锈钢渗铬温度很高，通常需要1000℃以上长时间渗铬才能获得足够的渗铬层厚度。这将导致基体材料性能的恶化，工件变形严重。cn100567552c专利采用高温渗铬后再渗氮的方式提高渗层的硬度。cn101195913b专利采用先氮碳共渗处理再渗铬的方法，实现了700℃下的低温渗铬工艺。
2、上述采用预先渗氮或氮碳共渗方法虽然促进了渗铬速度，降低了渗铬温度，或者采用先渗铬后渗氮解决了渗层硬度温度，但这些方法仍无法获得强韧兼顾的渗层，无法在高载荷、强磨损等环境下使用。
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种不锈钢表面复合渗层及其制备方法和应用，通过制备复合渗层，可以获得一种强韧兼顾的不锈钢材料。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供了一种不锈钢表面复合渗层，其包括表面crn+cr2n层以及氮化奥氏体扩散层。
4、在一些实施例中，表面crn+cr2n层的厚度为15μm～150μm。
5、在一些实施例中，氮
6、第二方面，本专利技术提供了上述不锈钢表面复合渗层的制备方法，其包括：在不锈钢基体表面进行梯度离子渗氮处理和渗铬处理，获得复合渗层。
7、在一些实施例中，梯度离子渗氮处理包括：在480℃～600℃下进行富氮层处理，在700℃～900℃下进行强化扩散处理，在500℃～600℃下进行表面强化富氮处理。
8、在一些实施例中，富氮层处理的条件为：处理温度为480℃～600℃，处理时间2h～5h，氮气和氢气比为3:1～1:3，气压400pa～800pa，电压500v～700v。
9、在一些实施例中，强化扩散处理的条件为：处理温度为700℃～900℃，处理时间2h～10h，氮气和氢气比为1:1～1:3，气压为300pa～600pa，电压为500v～700v。
10、在一些实施例中，强化富氮处理的条件为：处理温度为500℃～600℃，处理时间为2h～5h，氮气和氢气比为2:1～1:2，气压400pa～800pa，电压500v～700v。
11、在一些实施例中，渗氮层的厚度为15μm～300μm。
12、在一些实施例中，渗铬处理包括固体渗铬处理。
13、在一些实施例中，渗铬处理包括盐浴渗铬处理。
14、在一些实施例中，渗铬处理的条件为：渗铬温度为840℃～1050℃，渗铬时间为2h～10h。
15、在一些实施例中，渗铬处理中的渗铬剂的组分及其质量分数为：铬粉40％～50％，nh4cl 3％～7％，稀土2％～10％，al2o3粉余量。
16、在一些实施例中，稀土选自氧化钇、氧化铈或氧化镧中的一种或多种。
17、在一些实施例中，制备方法还包括在进行梯度离子渗氮处理前对基体表面进行预处理，以及在进行渗铬处理前对基体依次进行精磨处理、超声清洗和烘干。
18、在一些实施例中，预处理包括：对基体依次进行超声波除油、除锈清洗、烘干和离子溅射清洗。
19、第三方面，本专利技术提供了一种高强高韧材料，其包括基材，基材表面还设有上述不锈钢表面复合渗层。
20、第四方面，本专利技术还提供了上述高强高韧材料在制备模具、海洋和能源以及化工行业的防腐部件、高端装备运动部件中的应用。
21、本专利技术具有以下有益效果：
22、本专利技术以梯度离子渗氮处理结合渗铬处理，获得了一种新的不锈钢表面复合渗层，与传统的渗氮后渗铬方法相比，本专利技术的复合渗层具有完整致密的crn+cr2n层与氮化奥氏体扩散层的梯度渗层结构，渗层耐腐蚀性能和耐磨性能更优良，渗层与基体结合强度高，韧性好。同时本专利技术的复合渗层的制备方法操作简单，渗速快，可制备大厚度渗层，并且可在复杂工件表面实现均匀渗层，适合规模化生产，可广泛应用在不锈钢工模具、海洋平台、核能、燃料电池、高端装备运动部件等领域。
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1.一种不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述不锈钢复合渗层包括表面CrN+Cr2N层以及氮化奥氏体扩散层。
2.根据权利要求1所述的不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述表面CrN+Cr2N层的厚度为15μm～150μm。
3.根据权利要求2所述的不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述氮化奥氏体扩散层的厚度为50μm～400μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的不锈钢表面复合渗层的制备方法，其特征在于，包括：在不锈钢基体表面进行梯度离子渗氮处理和渗铬处理，获得复合渗层。
5.根据权利要求4所述的不锈钢表面复合渗层的制备方法，其特征在于，所述梯度离子渗氮处理包括：在480℃～600℃下进行富氮层处理，在700℃～900℃下进行强化扩散处理，在500℃～600℃下进行表面强化富氮处理；
6.根据权利要求5所述的不锈钢复合渗层的制备方法，其特征在于，所述渗氮层的厚度为15μm～300μm。
7.根据权利要求6所述的不锈钢表面复合渗层的制备方法，其特征在于，所述渗铬处理包括固体渗铬处理；
8.根据权利要求7
9.一种高强高韧材料，其特征在于，包括基材，所述基材表面还设有如权利要求1-3任一项所述的不锈钢表面复合渗层。
10.如权利要求9所述的高强高韧材料在制备模具、海洋和能源以及化工行业的防腐部件、高端装备运动部件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述不锈钢复合渗层包括表面crn+cr2n层以及氮化奥氏体扩散层。
2.根据权利要求1所述的不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述表面crn+cr2n层的厚度为15μm～150μm。
3.根据权利要求2所述的不锈钢表面复合渗层，其特征在于，所述氮化奥氏体扩散层的厚度为50μm～400μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的不锈钢表面复合渗层的制备方法，其特征在于，包括：在不锈钢基体表面进行梯度离子渗氮处理和渗铬处理，获得复合渗层。
5.根据权利要求4所述的不锈钢表面复合渗层的制备方法，其特征在于，所述梯度离子渗氮处理包括：在480℃～600℃下进行富氮层处理，在700℃～900℃下进行强化扩散处理，在500℃～6...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦春贝，唐鹏，林松盛，石倩，苏一凡，张程，黄淑琪，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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