本发明涉及一种带有防腐渗层的钢件,属于金属加工领域。
背景技术:
不锈钢由于其优异的性能,已经在生产生活的各个方面得到了广泛应用。可以通过多种方法获得不锈钢成品。在粉末冶金中,不锈钢粉末通过高温烧结致密化而最终得到产品,其中真空烧结就是一个很常用的方法。但是在真空烧结中,不锈钢中防锈的cr元素会挥发,从而影响不锈钢产品的性能。因此,可以考虑在不锈钢表面施加防护涂层用来增加其耐腐蚀性,然而,实践证明防护涂层与不锈钢基体之间很容易脱裂,因而如何提升不锈钢表面的耐腐蚀能力是当务之急。
技术实现要素:
针对上述现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种带有防腐渗层的钢件,可以使钢材的表面耐腐蚀性能得到提高,延长使用周期。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种带有防腐渗层的钢件,包括基材,所述基材为304不锈钢,基材表面覆盖耐腐蚀层,所述耐腐蚀层厚度50-80μm,成分包括nial和ni3al,所述nial占的质量分数为20-30wt%,ni3al占的质量分数为70-80wt%。
作为本发明优选的技术方案,所述耐腐蚀层厚度80μm。
作为本发明优选的技术方案,所述耐腐蚀层中nial占的质量分数为30wt%,ni3al占的质量分数为70wt%。
本发明耐腐蚀渗层质量好,由于选用氮化铝aln作为源极材料,在反应时可以生成n2,起到保护气的作用,避免发生其他氧化反应,保证钢材表层具有更高的洁净度;表面主要成分为nial和ni3al,提升了渗层和基体间的结合力;随时间进行在不锈钢表面可以形成较完整致密的防腐氧化铝表面层,从而可以有效抗腐蚀。表面形成氧化膜后,可以有效阻止氧原子的进一步渗入,整体表面性能稳定。
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
不锈钢表面处理方法,包括如下步骤:
(1)截取尺寸15*15*10mm的钢材试样作为基材,选用氮化铝aln作为源极材料;
(2)将钢材试样经过多道次砂纸打磨、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;
(3)用双层辉光等离子渗金属真空炉进行渗铝处理,用不锈钢圆筒作为辅助阴极,将基材和氮化铝aln置于辅助阴极内;
(4)开始表面处理:工艺参数为频率55hz,极间距15mm,保温温度800℃,保温时间2h,源极电压400v,阴极电压300v,处理后试样随炉冷却至室温。
采用x射线衍射仪分析渗铝层相结构,用能谱仪分析试样表面及截面元素分布,采用电子天平(精度为0.1mg)测定渗铝钢的氧化增重量。
检测结果显示,渗层与基体形成了良好的冶金结合,表面al的质量分数为23.31%;
物相分析显示,渗层的主要相成分为nial和ni3al,nial占的质量分数为30wt%,ni3al占的质量分数为70wt%。由于铝在fe基体中的溶解度很小,且铝和镍的亲和力比铝和铁的亲和力大,因此优先形成镍铝合金,镍铝合金提升了渗层和基体间的结合力,经测量耐腐蚀层厚度80μm。
在600℃对试样进行氧化2h,氧化后eds分析后,可以看出表面层主要是al、o元素,且表面al与o的原子比约为0.641,接近al2o3中原子的理论比,由此可以推测,试样经氧化处理后的表面主要成分为al2o3。这从另一个方面反映出,本发明可在不锈钢表面形成较完整致密的铝表面层,从而可以有效抗腐蚀。
将试样在600℃进一步氧化4h、6h,发现增重现象不明显,说明表面形成氧化膜后,可以有效阻止氧原子的进一步渗入,整体表面性能稳定。
实施例2
不锈钢表面处理方法,包括如下步骤:
(1)截取尺寸15*15*10mm的钢材试样作为基材,选用氮化铝aln作为源极材料;
(2)将钢材试样经过多道次砂纸打磨、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;
(3)用双层辉光等离子渗金属真空炉进行渗铝处理,用不锈钢圆筒作为辅助阴极,将基材和氮化铝aln置于辅助阴极内;
(4)开始表面处理:工艺参数为频率60hz,极间距10mm,保温温度900℃,保温时间3h,源极电压400v,阴极电压400v,处理后试样随炉冷却至室温。
经测量,表面成分为nial和ni3al,nial占的质量分数为20wt%,ni3al占的质量分数为80wt%,耐腐蚀层厚度50μm。其它性能与实施例1的样品性能一致。
实施例3
不锈钢表面处理方法,包括如下步骤:
(1)截取尺寸15*15*10mm的钢材试样作为基材,选用氮化铝aln作为源极材料;
(2)将钢材试样经过多道次砂纸打磨、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;
(3)用双层辉光等离子渗金属真空炉进行渗铝处理,用不锈钢圆筒作为辅助阴极,将基材和氮化铝aln置于辅助阴极内;
(4)开始表面处理:工艺参数为频率55hz,极间距15mm,保温温度800℃,保温时间2h,源极电压600v,阴极电压400v,处理后试样随炉冷却至室温。
经测量,表面成分为nial和ni3al,nial占的质量分数为30wt%,ni3al占的质量分数为70wt%,耐腐蚀层厚度70μm。其它性能与实施例1的样品性能一致。