1.一种奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:首先对奥氏体不锈钢进行电火花加工处理,获得平行分布的沟槽状表面形貌,然后采用等离子表面合金化技术获得表面钛合金层,得到表面改性的奥氏体不锈钢。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)奥氏体不锈钢棒材除油:在80~90 ℃的碱性溶液中浸泡5 10 min;
~
(2)在无水乙醇中对表面除油后的奥氏体不锈钢棒材进行超声清洗、蒸馏水洗、干燥备用;
(3)对步骤(2)处理后的奥氏体不锈钢棒材进行电火花加工:使用钼丝电火花切割机,将奥氏体不锈钢棒材加工成圆片工件,获得平行分布的沟槽状表面形貌,加工参数为:脉冲宽度5~10 μs,工作电压90~100 V,工作电流 0.15~0.25 A,步进行程0.1~0.15 mm;
(4)将步骤(3)获得的奥氏体不锈钢圆片工件进行无水乙醇超声清洗、蒸馏水洗、干燥后,置于等离子表面合金化炉炉腔内的工件台上,等离子表面合金化炉与两个脉冲电源连接;
(5)将等离子表面合金化炉炉腔内部抽成真空度为0.1 Pa,然后向炉腔内通入氩气作为载气,使炉腔内气压维持在35~45 Pa,启动第一脉冲电源,在其阳极与阴极间施加直流偏压,炉腔内产生辉光放电,氩气原子被电离为等离子体,随着直流偏压增大,奥氏体不锈钢圆片工件表面温度逐渐升高,当工件极温度升至500~550 ℃时,对奥氏体不锈钢圆片工件进行离子轰击清洗20~40 min;
(6)启动第二脉冲电源,在其阳极与阴极间施加直流偏压,并逐渐增大直流偏压,将第二脉冲电源和第一脉冲电源之间的偏压数值差控制在200~350 V,工件极温度逐渐升高并维持在850~1000 ℃,保温1~4 h,完成保温后,缓慢降低第二脉冲电源和第一脉冲电源的直流偏压,此过程持续30 min,随后依次关闭第二脉冲电源和第一脉冲电源,使奥氏体不锈钢圆片工件随炉缓冷到室温。
3.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:步骤(1)中,所述碱洗溶液的配方为:65~75 g/L 氢氧化钠;35~45 g/L 碳酸钠;15~25 g/L 磷酸钠;5~
15 g/L 硅酸钠。
4.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:所述的等离子表面合金化炉装置,包括两个脉冲电源;炉底上方设有工件台,工件台与第一脉冲电源的阴极连接,成为工件极;工件台上方设有纯钛板,纯钛板与第二脉冲电源的阴极连接,成为钛合金化源极;纯钛板通过源极悬挂架将纯钛板悬挂于工件上方,源极悬挂架固定在炉底;等离子表面合金化炉的炉壳顶部与第一脉冲电源、第二脉冲电源的阳极连接,并接地;炉体左侧设有测温窗口,光电温度计设置在窗口外侧,正对工件设置;炉底部设有管路,炉底左侧设有连接抽真空装置的第一管路,炉底右侧设有连接充气装置的第二管路。
5.根据权利要求4所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:所述纯钛板与奥氏体不锈钢圆片工件的间距设置为16~22 mm。
6.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:步骤(5)中,氩气的流量控制在为60~70 sccm。
7.根据权利要求1 6任一项所述的奥氏体不锈钢的表面处理方法,其特征在于:包括以~
下步骤:
(1)奥氏体不锈钢棒材除油:在80~90 ℃的碱性溶液中浸泡5 10 min,碱洗溶液配方~
为:65~75 g/L 氢氧化钠;35~45 g/L 碳酸钠;15~25 g/L 磷酸钠;5~15 g/L 硅酸钠;
(2)在无水乙醇中对表面除油后的奥氏体不锈钢棒材进行无水乙醇超声清洗、蒸馏水洗、干燥备用;
(3)对清洗好的奥氏体不锈钢棒材进行电火花加工:使用钼丝电火花切割机,将奥氏体不锈钢棒材加工成圆片工件,获得平行分布的沟槽状表面形貌,加工参数为:脉冲宽度8 μs,工作电压95 V,工作电流 0.2 A,步进行程0.12 mm;
(4)将步骤(3)获得的奥氏体不锈钢圆片工件进行无水乙醇超声清洗、蒸馏水洗、干燥后,置于等离子表面合金化炉内的工件台上,等离子表面合金化炉通过与两个脉冲电源连接来实现奥氏体不锈钢圆片工件的等离子表面合金化:首先通过工件台与第一脉冲电源的阴极连接,成为工件极,再通过源极悬挂架将纯钛板悬挂于等离子表面合金化炉炉腔内的奥氏体不锈钢圆片工件上方,将纯钛板与奥氏体不锈钢圆片工件的间距设置为18 mm,并通过源极悬挂架使纯钛板与第二脉冲电源的阴极连接,成为渗钛源极,炉壳与第一脉冲电源的和第二脉冲电源的的阳极连接,并接地;
(5)将等离子表面合金化炉炉腔内部抽成真空度为0.1 Pa,然后向炉腔内通入氩气作为载气,流量控制在为45 sccm,使炉腔内气压维持在40 Pa,启动第一脉冲电源,在其阳极与阴极间施加直流偏压,炉体内产生辉光放电,氩气原子被电离为等离子体,随着直流偏压增大,奥氏体不锈钢圆片工件表面温度逐渐升高,当工件极温度升至525 ℃时,对奥氏体不锈钢进行离子轰击清洗30 min;
(6)启动第二脉冲电源,在其阳极与阴极间施加直流偏压,并逐渐增大直流偏压,将第二脉冲电源和第一脉冲电源之间的偏压数值差控制在200 V范围内,工件极温度逐渐升高并维持在950 ℃,保温3 h,完成保温后,缓慢降低第二脉冲电源和第一脉冲电源的直流偏压,此过程持续30 min,随后依次关闭第二脉冲电源和第一脉冲电源,使奥氏体不锈钢圆片工件随炉缓冷到室温。