[发明专利]一种奥氏体不锈钢海洋环境耐腐蚀的表面改性方法及使用设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢海洋环境耐腐蚀的表面改性方法及使用设备。

背景技术

奥氏体不锈钢由于表面存在致密的钝化膜层，在氧化性介质具有优异的耐腐蚀性能。但奥氏体不锈钢也存在晶间腐蚀和点蚀两种主要腐蚀方式。而点蚀则是一种典型的局部腐蚀，广泛存在于钢铁中，特别是在某些介质(Cl^-离子)条件下，局部腐蚀(点蚀，晶间腐蚀)是主要的腐蚀形式。奥氏体不锈钢的点蚀主要在含氯离子的介质中发生，氯离子也可同酸或其它盐类一起产生作用。一般来说，氯离子含量越高越易引起点蚀，主要原因是材料的钝化膜对氯离子敏感。当有氧或酸存在时，金属更易发生点蚀。

现有技术中，离子渗氮技术处理AISI 304奥氏体不锈钢形成了纳米改性层和氮化相，低温时，氮化物析出被完全抑制，获得了单一相的渗氮层。XRD表明原始奥氏体基体衍射峰向低角度偏移，形成新的较宽的衍射峰。在ASTM卡片中无法找到该相，故把此新相称之为S相。S相的发现使得同时提高不锈钢耐蚀性和硬度成为可能。

随后，通过实施氮化前的预氧化工艺，可以在表面形成保护性氧化物层，从而提高不锈钢的耐腐蚀性。预氧化和氮化的连续实施导致在钢表面产生氧化物和离散的Cr氮化颗粒。在后氧化过程中，控制氧化以避免赤铁矿(Fe₂O₃)的形成是非常重要的，同时增强了具有高耐腐蚀性的纯磁铁矿(Fe₃O₄)的形成。通过氮化物和氧化物可以有效地提高金属材料的耐腐蚀性。

然而，关于氮氧共渗改性层的微观形态分析和氯化物环境中改性层对不锈钢的耐腐蚀性的影响研究很少。有人对奥氏体不锈钢进行先氮化后通入适量空气的氮氧共渗工艺研究中发现样品硬度和耐磨性都有提高但没有有关耐腐蚀性的研究；还有人对45钢进行了先氮化后氮氧共渗的处理，仅研究了空气对氮化的动力学影响(催化现象)；另外有人人对12Cr1MoV管道钢先预氧化后氮化的研究，发现在盐雾环境中，其抗腐蚀性能提高，但表面形成氧化物疏松，导致表面硬度过低。

因此提供一种抗腐蚀性强、表面硬度高的奥氏体不锈钢海洋环境腐蚀的表面改性方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种奥氏体不锈钢海洋环境耐腐蚀的表面改性方法及设备，解决的技术问题是：在海洋环境腐蚀情况下，如何提高奥氏体不锈钢的抗腐蚀性以及表面硬度。

问题的解决方案：一种奥氏体不锈钢海洋环境耐腐蚀的表面改性方法，包括如下步骤：

将待处理材料进行清洗；

将清洗后的待处理材料放入带有辅助阴极装置的脉冲离子脉冲离子渗氮炉、所述辅助阴极装置与电源阴极连接；

对脉冲离子渗氮炉抽真空，当抽真空至10pa时，加入氨气至450pa；

将待处理材料进行升温至第一预设温度、保持第一预设温度第一预设时间；

调节第二预设温度，通入氧气和氨气并保持第二预设温度第二预设时间；

对样品进行冷却。

进一步的，所述步骤将待处理材料进行清洗中包括：

将待处理材料的表面磨平以及抛光，用酒精对已经打磨好的表面进行清洗。

进一步的，所述步骤将待处理材料进行升温至第一预设温度、保持第一预设温度第一预设时间中：

所述第一预设温度为400-440℃，所述第一预设时间为10-30小时。

进一步的，所述步骤调节第二预设温度，通入氧气并保持第二预设温度第二预设时间中：

所述第二预设温度为400-420℃，所述第二预设时间为1-4小时。

进一步的，所述步骤对样品进行冷却中：

将处理后的材料冷却到200℃以下，取出材料。