一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105603359A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201610184551.7C23F1/44(2006.01)(22)申请日2016.03.28(71)申请人福建上润精密仪器有限公司地址350015福建省福州市马尾区兴业西路16号(72)发明人郑子文林伟郑榕知许启鑫林仁祥黄训松(74)专利代理机构福州君诚知识产权代理有限公司35211代理人戴雨君(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)C23C8/22(2006.01)C23C8/80(2006.01)C23C8/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法(57)摘要本发明公开了一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，在辉光离子氮化炉中，放置表面洁净、干燥的奥氏体不锈钢件，首先将炉内空气抽空，并用高纯氢气清洗炉膛，然后在高电压下充入氩气辉光放电去除不锈钢表面钝化膜，以得到活化表面，辉光放电过程中，由于等离子体轰击作用，不锈钢温度上升，当温度升至渗碳温度时，关闭氩气，通入含碳还原性气氛至一定压力进行渗碳，渗碳完成后将不锈钢置于腐蚀溶液中浸泡去除工件表面不耐腐蚀层，实现了奥氏体不锈钢硬度和耐腐蚀性能的提高。本发明处理后的不锈钢具有表面渗碳层均匀，安全可靠，无污染等优点。CN105603359ACN105603359A权利要求书1/1页1.一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：其包括以下步骤：1)将表面洁净、干燥的不锈钢置于渗碳炉中的阴极盘上，渗碳炉内抽真空处理，并用氢气清洗炉膛2-3次，清洗完成后，重新将渗碳炉内压力抽至50Pa以下；2)在阴极盘和炉膛内壁之间施加直流脉冲电压，并充入氩气使渗碳炉内的压力为100～200Pa，辉光放电去除不锈钢表面氧化膜，辉光放电过程中，不锈钢温度也同时上升；3)当不锈钢温度升至渗碳温度时，关闭氩气源，通入含碳还原性气体至渗碳炉内压力为300～450Pa进行渗碳，渗碳过程中的直流脉冲电压为650～800V，渗碳炉内气压为300～450Pa，渗碳温度为350～500℃，保温6～20小时，保温结束后关闭碳源，继续保持渗碳炉内气压和渗碳温度不变并维持2～4小时，完成后关闭电压；4)将渗碳炉内剩余的气体抽出，并向炉膛内充入保护气体进行冷却；5)将上述步骤4)得到的不锈钢浸入50～100℃的腐蚀溶液中，浸泡2～4h去除不锈钢表面因渗碳生成的不耐腐蚀层，所述腐蚀溶液由H2SO4、KMnO4、H3PO4和H2O按一定比例混合而成。2.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述不锈钢为奥氏体不锈钢。3.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述步骤3)，所述含碳还原性气体为氢气和甲烷的混合气。4.根据权利要求3所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述氢气和甲烷的流量比为600:1～20。5.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述步骤3)，渗碳后得到的不锈钢的渗碳层厚度为10～100μm。6.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述步骤4)，所述保护气体为氮气。7.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述步骤4)，当不锈钢冷却到200℃以下时，将不锈钢从渗碳炉内取出，自然冷却。8.根据权利要求1所述的一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法，其特征在于：所述步骤5)的腐蚀溶液中，H2SO4的浓度为10～40%，KMnO4的浓度为1～5%，H3PO4的浓度为10～20%。2CN105603359A说明书1/5页一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法技术领域[0001]本发明涉及化学热处理领域，具体涉及一种提高不锈钢表面硬度和耐蚀性的辉光离子渗碳法。背景技术[0002]奥氏体不锈钢在不锈钢领域中占有极为重要的地位。由于奥氏体不锈钢优良的耐蚀性能、常温和低温塑韧性、无磁性、加工成型性及可焊接性而广泛用于阀门、石油管道、化工、车辆工程等领域。但是奥氏体不锈钢具有面心立方结构，表面硬度较低，在工程应用中容易产生表面接触疲劳或磨损破坏，极大地限制了奥氏体不锈钢的发展应用。因此，奥氏体不锈钢表面强化工艺的发展，是促进此类材料发展的关键。[0003]为改善奥氏体不锈钢的表面硬度，国内外学者做了大量的研究探索工作。目前，用于不锈钢强化技术主要有表面沉积、离子注入、热喷涂以及表面化学热处理等。由于不锈钢表面容易形