[發(fā)明專利]一種奧氏體不銹鋼海洋環(huán)境耐腐蝕的表面改性方法及使用設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711170355.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN107761044A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李楊;朱宜杰;邱劍勛;張磊;葉倩文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C8/38
• 分類號(hào): C23C8/38
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 馬國(guó)冉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼海洋環(huán)境耐腐蝕的表面改性方法及使用設(shè)備。

背景技術(shù)

奧氏體不銹鋼由于表面存在致密的鈍化膜層，在氧化性介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。但奧氏體不銹鋼也存在晶間腐蝕和點(diǎn)蝕兩種主要腐蝕方式。而點(diǎn)蝕則是一種典型的局部腐蝕，廣泛存在于鋼鐵中，特別是在某些介質(zhì)(Cl^-離子)條件下，局部腐蝕(點(diǎn)蝕，晶間腐蝕)是主要的腐蝕形式。奧氏體不銹鋼的點(diǎn)蝕主要在含氯離子的介質(zhì)中發(fā)生，氯離子也可同酸或其它鹽類一起產(chǎn)生作用。一般來說，氯離子含量越高越易引起點(diǎn)蝕，主要原因是材料的鈍化膜對(duì)氯離子敏感。當(dāng)有氧或酸存在時(shí)，金屬更易發(fā)生點(diǎn)蝕。

現(xiàn)有技術(shù)中，離子滲氮技術(shù)處理AISI 304奧氏體不銹鋼形成了納米改性層和氮化相，低溫時(shí)，氮化物析出被完全抑制，獲得了單一相的滲氮層。XRD表明原始奧氏體基體衍射峰向低角度偏移，形成新的較寬的衍射峰。在ASTM卡片中無法找到該相，故把此新相稱之為S相。S相的發(fā)現(xiàn)使得同時(shí)提高不銹鋼耐蝕性和硬度成為可能。

隨后，通過實(shí)施氮化前的預(yù)氧化工藝，可以在表面形成保護(hù)性氧化物層，從而提高不銹鋼的耐腐蝕性。預(yù)氧化和氮化的連續(xù)實(shí)施導(dǎo)致在鋼表面產(chǎn)生氧化物和離散的Cr氮化顆粒。在后氧化過程中，控制氧化以避免赤鐵礦(Fe₂O₃)的形成是非常重要的，同時(shí)增強(qiáng)了具有高耐腐蝕性的純磁鐵礦(Fe₃O₄)的形成。通過氮化物和氧化物可以有效地提高金屬材料的耐腐蝕性。

然而，關(guān)于氮氧共滲改性層的微觀形態(tài)分析和氯化物環(huán)境中改性層對(duì)不銹鋼的耐腐蝕性的影響研究很少。有人對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行先氮化后通入適量空氣的氮氧共滲工藝研究中發(fā)現(xiàn)樣品硬度和耐磨性都有提高但沒有有關(guān)耐腐蝕性的研究；還有人對(duì)45鋼進(jìn)行了先氮化后氮氧共滲的處理，僅研究了空氣對(duì)氮化的動(dòng)力學(xué)影響(催化現(xiàn)象)；另外有人人對(duì)12Cr1MoV管道鋼先預(yù)氧化后氮化的研究，發(fā)現(xiàn)在鹽霧環(huán)境中，其抗腐蝕性能提高，但表面形成氧化物疏松，導(dǎo)致表面硬度過低。

因此提供一種抗腐蝕性強(qiáng)、表面硬度高的奧氏體不銹鋼海洋環(huán)境腐蝕的表面改性方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種奧氏體不銹鋼海洋環(huán)境耐腐蝕的表面改性方法及設(shè)備，解決的技術(shù)問題是：在海洋環(huán)境腐蝕情況下，如何提高奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性以及表面硬度。

問題的解決方案：一種奧氏體不銹鋼海洋環(huán)境耐腐蝕的表面改性方法，包括如下步驟：

將待處理材料進(jìn)行清洗；

將清洗后的待處理材料放入帶有輔助陰極裝置的脈沖離子脈沖離子滲氮爐、所述輔助陰極裝置與電源陰極連接；

對(duì)脈沖離子滲氮爐抽真空，當(dāng)抽真空至10pa時(shí)，加入氨氣至450pa；

將待處理材料進(jìn)行升溫至第一預(yù)設(shè)溫度、保持第一預(yù)設(shè)溫度第一預(yù)設(shè)時(shí)間；

調(diào)節(jié)第二預(yù)設(shè)溫度，通入氧氣和氨氣并保持第二預(yù)設(shè)溫度第二預(yù)設(shè)時(shí)間；

對(duì)樣品進(jìn)行冷卻。

進(jìn)一步的，所述步驟將待處理材料進(jìn)行清洗中包括：

將待處理材料的表面磨平以及拋光，用酒精對(duì)已經(jīng)打磨好的表面進(jìn)行清洗。

進(jìn)一步的，所述步驟將待處理材料進(jìn)行升溫至第一預(yù)設(shè)溫度、保持第一預(yù)設(shè)溫度第一預(yù)設(shè)時(shí)間中：

所述第一預(yù)設(shè)溫度為400-440℃，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間為10-30小時(shí)。

進(jìn)一步的，所述步驟調(diào)節(jié)第二預(yù)設(shè)溫度，通入氧氣并保持第二預(yù)設(shè)溫度第二預(yù)設(shè)時(shí)間中：

所述第二預(yù)設(shè)溫度為400-420℃，所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間為1-4小時(shí)。

進(jìn)一步的，所述步驟對(duì)樣品進(jìn)行冷卻中：

將處理后的材料冷卻到200℃以下，取出材料。