[发明专利]一种奥氏体不锈钢表层的复合处理方法

说明书

本发明公开了一种奥氏体不锈钢表层的复合处理方法，包括耐蚀强化渗氮和物理气相沉积(PVD)处理。本发明首先将奥氏体不锈钢工件在400℃～450℃之间进行低温渗氮，表层获得耐蚀硬化层，然后将完成耐蚀强化处理后的不锈钢工件进行PVD处理，在工件表面沉积一层化学性质稳定、低摩擦系数的涂层。通过采用本发明的复合处理的方法，可以在奥氏体不锈钢表面形成具有一定厚度的高硬度、高结合力、低摩擦系数、耐腐蚀和耐磨损的复合表层，从而使奥氏体不锈钢在保持良好耐蚀性的同时具备高的耐磨性。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种对奥氏体不锈钢表层进行耐蚀强化和物理气相沉积复合处理的方法。

背景技术

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性，但因其耐摩擦磨损性能较差，限制了奥氏体不锈钢在某些工业环境中的应用。物理气相沉积(PVD)涂层由于高硬度、强稳定性等特点已经被广泛用于提高工件耐磨性，其使用过程中主要问题在于涂层与基体硬度差异大、膜基结合力和承载能力有限、涂层存在微孔而无法完全保证基体耐蚀等。

为了改善涂层与基体的硬度差以及膜基结合力，在PVD处理前通常对奥氏体不锈钢表层进行渗氮处理，但是，现有的常规渗氮处理无法提升不锈钢表面的耐蚀性能，对于奥氏体不锈钢而言，这种常规渗氮处理工艺反而大大降低了其耐蚀性能。

发明内容

为了解决单独PVD涂层在奥氏体不锈钢上存在与基体硬度差异大、膜基结合力和承载能力有限等问题，本发明提出了一种奥氏体不锈钢表层的复合处理方法。

本发明釆用的技术方案为，一种奥氏体不锈钢表层的复合处理方法，所述复合处理包括耐蚀强化渗氮处理和PVD处理。

进一步地，上述的耐蚀强化渗氮处理温度优选为400℃～450℃，经过耐蚀强化渗氮处理后的奥氏体不锈钢的表层硬度达到800～1100HV_0.1。

上述的耐蚀强化渗氮处理包括气体渗氮、盐浴渗氮和离子渗氮。

进一步具体地，本发明奥氏体不锈钢表层的复合处理方法，包括如下步骤：

步骤1)、耐蚀强化渗氮处理

将奥氏体不锈钢工件进行耐蚀强化处理，使其表面获得一层高硬度且耐腐蚀的过饱和固溶体组织；

步骤2)、PVD处理

将步骤1)完成耐蚀强化渗氮处理后的奥氏体不锈钢工件进行物理气相沉积的表面硬化处理，在工件表面沉积一层物理气相沉积涂层，使奥氏体不锈钢工件表面最终得到高硬度、高结合力、低摩擦系数、耐腐蚀和耐磨损的复合表层。

在上述技术方案的基础上，步骤2)所述PVD处理时间优选不低于3h；PVD处理温度比步骤1)所述的耐蚀强化渗氮处理温度低50℃以上；PVD涂层种类优选氮化物涂层。

与常规的渗氮+PVD处理相比，本发明的表面复合硬化处理产生了以下有益效果：

1、本发明首先对低硬度的奥氏体不锈钢进行耐蚀强化渗氮处理，获得高硬度、耐腐蚀的渗层，然后在外表层增加一层稳定性好、低摩擦系数的PVD涂层。由于耐蚀强化处理产生的渗层可以为PVD涂层提供良好支撑，使涂层与基体间的硬度过渡更加平缓，且渗层本身耐腐蚀的性质克服了因PVD涂层存在孔隙而无法保护基体不受腐蚀的缺点，最终可以在奥氏体不锈钢表面得到高硬度、高结合力、低摩擦系数、耐腐蚀和耐磨的复合表层。

2、本发明中所采用的耐蚀强化渗氮和PVD处理技术在对奥氏体不锈钢进行处理时，处理温度均低于450℃，和常规渗氮相比，工件的变形量很小，更加适用于不锈钢精密零件的加工。

附图说明

图1为实施例1中试样表层区域的电镜照片；

图2为奥氏体不锈钢工件未做任何处理盐雾腐蚀72h的照片；