[发明专利]一种钢材表面等离子处理的方法

说明书

本发明公开了一种钢材表面等离子处理的方法。先将试样加工成直径15mm、厚3mm的圆片，经打磨后用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行机械抛光，再依次在丙酮、酒精、去离子水中超声清洗10min，烘干后，用双层辉光等离子渗金属真空炉渗氮设备进行渗硼处理，用不锈钢圆筒作为辅助阴极，将基材和FeB化合物置于辅助阴极内，在不锈钢材料表面制备含硼层。本发明操作简单，实施过程不会有污染。渗硼试样的硬度高达970HV0.1，硬度有明显的提升。相较于基体，渗硼试样的摩擦系数基本保持稳定，在0.17左右波动，表面形成了致密的改性层，且表面硬度大大提高，摩擦系数较基材明显降低，渗硼处理对不锈钢有很大的减磨作用。

技术领域

本发明涉及一种钢材表面等离子处理的方法，属于金属材料表面处理领域。

背景技术

奥氏体不锈钢凭借其光洁的外观、优异的耐腐蚀性和抗氧化性、良好的塑性和韧性等一系列优良性能，在食品、医疗、航天等领域占据着重要的地位，但是不锈钢存在硬度较低、磨性较差的缺陷，特别是极易因产生粘着磨损发生咬死而失效，这一直制约奥氏体不锈钢的应用和发展，因此提高不锈钢的耐磨性是一个亟待解决的问题。为了使其表面耐磨，可以对其进行表面改性处理，然而，现有的方法大多操作复杂，且实施过程中会产生很大的污染，最终制得的产品性能也不够稳定。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种操作简单，实施过程不会有污染的，且制得的产品表面耐磨性能好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钢材表面等离子处理的方法，包括如下步骤：

(1)选用块状FeB化合物作为源极材料，基材为不锈钢,先将试样加工成直径15mm、厚3mm的圆片，经打磨后用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行机械抛光，再依次在丙酮、酒精、去离子水中超声清洗10min，烘干后，封装待用；

(2)用双层辉光等离子渗金属真空炉渗氮设备进行渗硼处理，用不锈钢圆筒作为辅助阴极，将基材和FeB化合物置于辅助阴极内；

(3)渗硼处理：工艺参数为频率60Hz，极间距15-20mm，保温温度900-1000℃，保温时间2-3h，源极电压400-600V，阴极电压250-350V，处理后试样随炉冷却至室温。

作为本发明的一个改进方案，所述渗氮设备为双层辉光等离子渗金属真空炉。

作为本发明的一个改进方案，所述基材为AISI316不锈钢。

作为本发明的一个改进方案，所述步骤(3)的极间距20mm，保温温度900℃，保温时间2h。

作为本发明的一个改进方案，所述步骤(3)的源极电压400V，阴极电压250V。

本发明操作简单，实施过程不会有污染。渗硼试样的硬度高达970HV0.1，硬度有明显的提升。相较于基体，渗硼试样的摩擦系数基本保持稳定，在0.17左右波动。结合表面形貌及表面硬度，这主要是由于经过渗硼处理后，表面形成了致密的改性层，且表面硬度大大提高，从而表面抗粘着能力提高，摩擦系数较基材明显降低，渗硼处理对不锈钢有很大的减磨作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

钢材表面等离子处理的方法包括如下步骤：

(1)选用块状FeB化合物作为源极材料，基材为不锈钢,先将试样加工成直径15mm、厚3mm的圆片，经打磨后用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行机械抛光，再依次在丙酮、酒精、去离子水中超声清洗10min，烘干后，封装待用；

(2)用双层辉光等离子渗金属真空炉渗氮设备进行渗硼处理，用不锈钢圆筒作为辅助阴极，将基材和FeB化合物置于辅助阴极内；