本发明属于不锈钢加工
技术领域：
，具体涉及一种不锈钢的渗氮复合处理方法。
背景技术：
：随着人们生活质量的不断提高，不锈钢制品越来越多的深入到人们的日常生活当中。在实际加工生产中，为了改善不锈钢的表面特性，需要对其进行表面改性处理操作，常规的有电镀、钝化、渗氮、渗碳等方法。其中传统的渗氮、渗碳方法多需较高的加热温度，导致加工成本较高，此外，制得的渗氮、渗碳层厚度较小，表现出的性能较差，随着人们对使用品质要求的不断提高，合理改善渗氮、渗碳等处理工艺是本领域技术人员的课题之一。技术实现要素：本发明旨在提供一种不锈钢的渗氮复合处理方法。本发明通过以下技术方案来实现：一种不锈钢的渗氮复合处理方法，包括如下步骤：（1）清洗除油：先用清水将不锈钢表面的杂质冲洗干净后，再将其放入工业用除油液中，加热保持除油液的温度为42~44℃，不断搅拌处理7~9min后将不锈钢取出，再次用清水冲洗干净后备用；（2）渗氮剂制备：a.先按重量份称取下列物质：44~47份尿素、20~23份氰酸钠、5~7份稀土氧化镧、4~6份稀土氧化镨、3~5份硫酸铵、2~4份氯化钠、6~8份氯化钾、4~7份四硼酸钠、5~7份硅藻土、4~6份麦饭石、16~19份石墨；添加的稀土和硫酸铵成分能有效提高渗氮进程的速度，起到了促进的效果，两种成分具有较好的协同作用，氯化钠、氯化钾、四硼酸钠成分能有效提升各物质成分的活性，起到了活化的效果，硅藻土、麦饭石、石墨能有效吸附氧等物质，保证了渗氮过程的稳定进行；b.先将硅藻土和麦饭石放入质量分数为10%的硝酸溶液中浸泡处理15~20min，取出后再放入质量分数为8%的氢氧化钠溶液中浸泡处理20~25min，取出后再用清水冲洗干净干燥后备用；处理后的硅藻土、麦饭石吸附性、稳定性更强，有效降低了使用时氧气对渗氮进程的影响，并可很好延长其保质期限；c.先将尿素、氰酸钠、稀土氧化镧、稀土氧化镨、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、四硼酸钠共同混合放入研磨机中，控制研磨压力为0.1~0.15MPa，处理22~24min后，再将操作b处理后的硅藻土、麦饭石，以及石墨加入，提升研磨压力为0.2~0.25MPa，处理13~15min后即得渗氮剂；（3）渗氮处理：a.将步骤（1）处理后的不锈钢和步骤（2）所得的渗氮剂共同混合，放入坩埚中夯实后，再进行密封备用；b.将操作a处理后的坩埚置于460~490℃的条件下加热保温3~4h，在加热保温期间用超声波对坩埚进行超声处理，共同处理完成后将坩埚中的不锈钢取出备用；（4）激光冲击处理：将步骤（3）处理后的不锈钢放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为900~950nm，脉冲宽度为24~25ns，单脉冲能量为8~10J，处理完成后取出备用；（5）保质处理：将步骤（4）处理后的不锈钢置于温度为370~400℃的条件下保温处理2~3h后，再以2~3℃/s的速率降温至室温即可。进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗氮剂研磨后的颗粒大小为10~20μm。进一步的，步骤（3）操作b中所述的超声波处理时的频率为58~64kHz。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理采用多次重复冲击的方式，多次冲击的重复率为0.35~0.45Hz，搭接率为50%。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理时，在不锈钢上表面设有吸收层，所述吸收层为铝箔。本发明具有如下有益效果：本发明在渗氮处理时独特配制的渗氮剂能有效保证渗氮的速率和效果，提高了渗氮层的厚度，改善了不锈钢表面的理化特性，同时又能降低对加热温度的要求，降低了生产成本，在渗氮处理时施加的超声波处理不仅能进一步促进渗氮进程的速度，又能提升渗氮层各向的均匀性，降低了应力开裂的现象发生，在渗氮处理后进行的激光冲击处理，能有效提高马氏体含量，诱导渗氮层下方不锈钢晶粒的细化，降低了不锈钢基体与渗氮层在界面处的硬度梯度，改善了两者的附着性和致密性，进一步提高了渗氮的效果。最终在各步骤的综合配合作用下，本发明方法能有效提升不锈钢的表面硬度、耐磨性、耐腐性，有效改善了其理化特性，使用价值较高。具体实施方式实施例1一种不锈钢的渗氮复合处理方法，包括如下步骤：（1）清洗除油：先用清水将不锈钢表面的杂质冲洗干净后，再将其放入工业用除油液中，加热保持除油液的温度为42℃，不断搅拌处理7min后将不锈钢取出，再次用清水冲洗干净后备用；（2）渗氮剂制备：a.先按重量份称取下列物质：44份尿素、20份氰酸钠、5份稀土氧化镧、4份稀土氧化镨、3份硫酸铵、2份氯化钠、6份氯化钾、4份四硼酸钠、5份硅藻土、4份麦饭石、16份石墨；b.先将硅藻土和麦饭石放入质量分数为10%的硝酸溶液中浸泡处理15min，取出后再放入质量分数为8%的氢氧化钠溶液中浸泡处理20min，取出后再用清水冲洗干净干燥后备用；c.先将尿素、氰酸钠、稀土氧化镧、稀土氧化镨、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、四硼酸钠共同混合放入研磨机中，控制研磨压力为0.1MPa，处理22min后，再将操作b处理后的硅藻土、麦饭石，以及石墨加入，提升研磨压力为0.2MPa，处理13min后即得渗氮剂；（3）渗氮处理：a.将步骤（1）处理后的不锈钢和步骤（2）所得的渗氮剂共同混合，放入坩埚中夯实后，再进行密封备用；b.将操作a处理后的坩埚置于460℃的条件下加热保温3h，在加热保温期间用超声波对坩埚进行超声处理，共同处理完成后将坩埚中的不锈钢取出备用；（4）激光冲击处理：将步骤（3）处理后的不锈钢放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为900~920nm，脉冲宽度为24ns，单脉冲能量为8J，处理完成后取出备用；（5）保质处理：将步骤（4）处理后的不锈钢置于温度为370℃的条件下保温处理2h后，再以2℃/s的速率降温至室温即可。进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗氮剂研磨后的颗粒大小为10~20μm。进一步的，步骤（3）操作b中所述的超声波处理时的频率为58~62kHz。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理采用多次重复冲击的方式，多次冲击的重复率为0.35~0.4Hz，搭接率为50%。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理时，在不锈钢上表面设有吸收层，所述吸收层为铝箔。实施例2一种不锈钢的渗氮复合处理方法，包括如下步骤：（1）清洗除油：先用清水将不锈钢表面的杂质冲洗干净后，再将其放入工业用除油液中，加热保持除油液的温度为44℃，不断搅拌处理9min后将不锈钢取出，再次用清水冲洗干净后备用；（2）渗氮剂制备：a.先按重量份称取下列物质：47份尿素、23份氰酸钠、7份稀土氧化镧、6份稀土氧化镨、5份硫酸铵、4份氯化钠、8份氯化钾、7份四硼酸钠、7份硅藻土、6份麦饭石、19份石墨；b.先将硅藻土和麦饭石放入质量分数为10%的硝酸溶液中浸泡处理20min，取出后再放入质量分数为8%的氢氧化钠溶液中浸泡处理25min，取出后再用清水冲洗干净干燥后备用；c.先将尿素、氰酸钠、稀土氧化镧、稀土氧化镨、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、四硼酸钠共同混合放入研磨机中，控制研磨压力为0.15MPa，处理24min后，再将操作b处理后的硅藻土、麦饭石，以及石墨加入，提升研磨压力为0.25MPa，处理15min后即得渗氮剂；（3）渗氮处理：a.将步骤（1）处理后的不锈钢和步骤（2）所得的渗氮剂共同混合，放入坩埚中夯实后，再进行密封备用；b.将操作a处理后的坩埚置于490℃的条件下加热保温4h，在加热保温期间用超声波对坩埚进行超声处理，共同处理完成后将坩埚中的不锈钢取出备用；（4）激光冲击处理：将步骤（3）处理后的不锈钢放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为930~950nm，脉冲宽度为25ns，单脉冲能量为10J，处理完成后取出备用；（5）保质处理：将步骤（4）处理后的不锈钢置于温度为400℃的条件下保温处理3h后，再以3℃/s的速率降温至室温即可。进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗氮剂研磨后的颗粒大小为10~20μm。进一步的，步骤（3）操作b中所述的超声波处理时的频率为60~64kHz。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理采用多次重复冲击的方式，多次冲击的重复率为0.40~0.45Hz，搭接率为50%。进一步的，步骤（4）中所述的激光冲击处理时，在不锈钢上表面设有吸收层，所述吸收层为铝箔。对比实施例1本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（3）渗氮处理时，省去操作b中的超声波处理，除此外的方法步骤均相同。对比实施例2本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（4）激光冲击处理，除此外的方法步骤均相同。对照组现有的不锈钢渗氮处理方法。为了对比本发明效果，选用同一批次的316不锈钢板材作为实验对象，随机分为五组后，分别用上述五种方法进行处理，对处理后的板材进行品质检测，具体对比数据如下表1所示：表1表面硬度（HV）耐应力腐蚀时长（h）表面摩擦系数渗层厚度（μm）实施例1765±184280.2368实施例2773±214330.2071对比实施例1722±203890.5057对比实施例2656±193600.4360对照组623±163260.6626注：上表1中所述的耐应力腐蚀时长参照GB/T17898-1999《不锈钢42%氯化镁应力腐蚀实验》进行测试。由上表1可知，本发明处理方法能有效改善不锈钢整体的理化特性，很好提升了其使用价值，经济效益较高。当前第1页1 2 3