[發(fā)明專利]一種奧氏體不銹鋼表層的復(fù)合處理方法

在審

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• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN110055490A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹馳;陳志林;陳碧碧;牟鑫斌;胡柏林;楊瑞成
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)溫州泵閥工程研究院;蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C8/26
• 分類號(hào): C23C8/26;C23C8/50;C23C8/38;C23C14/22;C23C28/00
• 代理公司: 溫州市品創(chuàng)專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 33247
• 代理人: 洪中清

本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼表層的復(fù)合處理方法，包括耐蝕強(qiáng)化滲氮和物理氣相沉積(PVD)處理。本發(fā)明首先將奧氏體不銹鋼工件在400℃～450℃之間進(jìn)行低溫滲氮，表層獲得耐蝕硬化層，然后將完成耐蝕強(qiáng)化處理后的不銹鋼工件進(jìn)行PVD處理，在工件表面沉積一層化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低摩擦系數(shù)的涂層。通過采用本發(fā)明的復(fù)合處理的方法，可以在奧氏體不銹鋼表面形成具有一定厚度的高硬度、高結(jié)合力、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕和耐磨損的復(fù)合表層，從而使奧氏體不銹鋼在保持良好耐蝕性的同時(shí)具備高的耐磨性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對奧氏體不銹鋼表層進(jìn)行耐蝕強(qiáng)化和物理氣相沉積復(fù)合處理的方法。

背景技術(shù)

奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，但因其耐摩擦磨損性能較差，限制了奧氏體不銹鋼在某些工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。物理氣相沉積(PVD)涂層由于高硬度、強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于提高工件耐磨性，其使用過程中主要問題在于涂層與基體硬度差異大、膜基結(jié)合力和承載能力有限、涂層存在微孔而無法完全保證基體耐蝕等。

為了改善涂層與基體的硬度差以及膜基結(jié)合力，在PVD處理前通常對奧氏體不銹鋼表層進(jìn)行滲氮處理，但是，現(xiàn)有的常規(guī)滲氮處理無法提升不銹鋼表面的耐蝕性能，對于奧氏體不銹鋼而言，這種常規(guī)滲氮處理工藝反而大大降低了其耐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決單獨(dú)PVD涂層在奧氏體不銹鋼上存在與基體硬度差異大、膜基結(jié)合力和承載能力有限等問題，本發(fā)明提出了一種奧氏體不銹鋼表層的復(fù)合處理方法。

本發(fā)明釆用的技術(shù)方案為，一種奧氏體不銹鋼表層的復(fù)合處理方法，所述復(fù)合處理包括耐蝕強(qiáng)化滲氮處理和PVD處理。

進(jìn)一步地，上述的耐蝕強(qiáng)化滲氮處理溫度優(yōu)選為400℃～450℃，經(jīng)過耐蝕強(qiáng)化滲氮處理后的奧氏體不銹鋼的表層硬度達(dá)到800～1100HV_0.1。

上述的耐蝕強(qiáng)化滲氮處理包括氣體滲氮、鹽浴滲氮和離子滲氮。

進(jìn)一步具體地，本發(fā)明奧氏體不銹鋼表層的復(fù)合處理方法，包括如下步驟：

步驟1)、耐蝕強(qiáng)化滲氮處理

將奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行耐蝕強(qiáng)化處理，使其表面獲得一層高硬度且耐腐蝕的過飽和固溶體組織；

步驟2)、PVD處理

將步驟1)完成耐蝕強(qiáng)化滲氮處理后的奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行物理氣相沉積的表面硬化處理，在工件表面沉積一層物理氣相沉積涂層，使奧氏體不銹鋼工件表面最終得到高硬度、高結(jié)合力、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕和耐磨損的復(fù)合表層。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟2)所述PVD處理時(shí)間優(yōu)選不低于3h；PVD處理溫度比步驟1)所述的耐蝕強(qiáng)化滲氮處理溫度低50℃以上；PVD涂層種類優(yōu)選氮化物涂層。

與常規(guī)的滲氮+PVD處理相比，本發(fā)明的表面復(fù)合硬化處理產(chǎn)生了以下有益效果：

1、本發(fā)明首先對低硬度的奧氏體不銹鋼進(jìn)行耐蝕強(qiáng)化滲氮處理，獲得高硬度、耐腐蝕的滲層，然后在外表層增加一層穩(wěn)定性好、低摩擦系數(shù)的PVD涂層。由于耐蝕強(qiáng)化處理產(chǎn)生的滲層可以為PVD涂層提供良好支撐，使涂層與基體間的硬度過渡更加平緩，且滲層本身耐腐蝕的性質(zhì)克服了因PVD涂層存在孔隙而無法保護(hù)基體不受腐蝕的缺點(diǎn)，最終可以在奧氏體不銹鋼表面得到高硬度、高結(jié)合力、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕和耐磨的復(fù)合表層。

2、本發(fā)明中所采用的耐蝕強(qiáng)化滲氮和PVD處理技術(shù)在對奧氏體不銹鋼進(jìn)行處理時(shí)，處理溫度均低于450℃，和常規(guī)滲氮相比，工件的變形量很小，更加適用于不銹鋼精密零件的加工。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中試樣表層區(qū)域的電鏡照片；

圖2為奧氏體不銹鋼工件未做任何處理鹽霧腐蝕72h的照片；