一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，属于不锈钢的表面加工处理方法，具体包括如下步骤：（1）清洗除杂、（2）离子注入处理、（3）激光冲击处理、（4）保温处理。本发明专利技术处理后的不锈钢具有良好的耐腐性能，力学特性也得到了有效改善，进一步提升了其使用价值，经济效益较高。

Stainless steel surface treatment process based on ion implantation

The invention discloses a stainless steel surface treatment technology based on ion implantation, surface treatment method belongs to the stainless steel, and includes the following steps: (1) cleaning impurity (2), ion implantation, laser shock processing (3), (4) heat treatment. The stainless steel treated by the invention has good corrosion resistance, mechanical property is effectively improved, and the use value of the stainless steel is further improved, and the economic benefit is higher.

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺
本专利技术属于不锈钢的表面加工处理方法，具体涉及一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺。
技术介绍
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、渗碳等方法。离子注入技术已经在很多领域里获得了广泛的应用，取得了明显的经济效益和技术成果。离子注入技术研究可以注入各种金属离子以及气体离子，元素种类不受冶金学的限制，具有可控性强，绕射性好等特点。但在技术和使用要求不断提高的今天，对于产品的性能和离子注入技术的效果还需进一步的优化。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，包括如下步骤：（1）清洗除杂：先用工业去油液对不锈钢进行除油处理后，再用清水冲洗干净，沥去表面水分后，再对其进行干燥备用；（2）离子注入处理：将步骤（1）处理后的不锈钢放入离子注入机真空室中，抽真空至1.5~2×10-5Pa，对不锈钢表面进行离子注入操作，控制离子注入的加速电压为70~80kV，束流为5.5~6.5mA，离子注入的剂量为4~8×1017ions/cm2；（3）激光冲击处理：将步骤（2）处理后的不锈钢取出，放入温度为300~400℃的条件下保温处理2~3h后，再将其取出放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为985~1000nm，脉冲宽度为25~26ns，单脉冲能量为8~10J，处理完成后取出备用；（4）保温处理：将步骤（3）处理后的不锈钢取出后放入温度为220~260℃的条件下保温处理4~5h后，再自然降温至室温即可。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的束斑直径为100~120mm。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的元素种类为碳、钛、铌、镍、铬中的至少两种。进一步的，步骤（3）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0.2~0.3Hz，搭接率为40%。进一步的，步骤（3）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。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术根据现有不锈钢常见的使用缺陷，以离子注入和激光冲击相结合的方式对其进行了表面改进处理，其中合理的控制离子注入的条件，有效的在不锈钢表面形成了一附着性牢固的镀层，有效改善了表面硬度和品相，接着进行的激光冲击处理操作，能有效促进诱导镀层下不锈钢晶粒的细化，提升镀层与不锈钢的附着强度，增强整体的致密性，改善了其耐腐性能和力学特性。最终本专利技术处理后的不锈钢具有良好的耐腐性能，力学特性也得到了有效改善，进一步提升了其使用价值，经济效益较高。具体实施方式实施例1一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，包括如下步骤：（1）清洗除杂：先用工业去油液对不锈钢进行除油处理后，再用清水冲洗干净，沥去表面水分后，再对其进行干燥备用；（2）离子注入处理：将步骤（1）处理后的不锈钢放入离子注入机真空室中，抽真空至1.5×10-5Pa，对不锈钢表面进行离子注入操作，控制离子注入的加速电压为70kV，束流为5.5~6.0mA，离子注入的剂量为4~6×1017ions/cm2；（3）激光冲击处理：将步骤（2）处理后的不锈钢取出，放入温度为300℃的条件下保温处理2h后，再将其取出放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为985~995nm，脉冲宽度为25ns，单脉冲能量为8J，处理完成后取出备用；（4）保温处理：将步骤（3）处理后的不锈钢取出后放入温度为220℃的条件下保温处理4h后，再自然降温至室温即可。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的束斑直径为100~110mm。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的元素种类为碳、钛和铌。进一步的，步骤（3）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0.2Hz，搭接率为40%。进一步的，步骤（3）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2一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，包括如下步骤：（1）清洗除杂：先用工业去油液对不锈钢进行除油处理后，再用清水冲洗干净，沥去表面水分后，再对其进行干燥备用；（2）离子注入处理：将步骤（1）处理后的不锈钢放入离子注入机真空室中，抽真空至2×10-5Pa，对不锈钢表面进行离子注入操作，控制离子注入的加速电压为80kV，束流为6.0~6.5mA，离子注入的剂量为6~8×1017ions/cm2；（3）激光冲击处理：将步骤（2）处理后的不锈钢取出，放入温度为400℃的条件下保温处理3h后，再将其取出放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为990~1000nm，脉冲宽度为26ns，单脉冲能量为10J，处理完成后取出备用；（4）保温处理：将步骤（3）处理后的不锈钢取出后放入温度为260℃的条件下保温处理5h后，再自然降温至室温即可。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的束斑直径为110~120mm。进一步的，步骤（2）中所述的离子注入的元素种类为碳、铌和镍。进一步的，步骤（3）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0.3Hz，搭接率为40%。进一步的，步骤（3）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）激光冲击处理时，不对不锈钢进行保温处理操作，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（3）激光冲击处理操作，除此外的方法步骤均相同。对照组现有的等离子注入方法，其注入的元素种类与实施例1相同。为了对比本专利技术效果，选用同一批304不锈钢板材试样作为实验对象，分别用上述五种方法进行处理，然后对处理后的试样进行品质测试，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）实施例1760±18427实施例2771±20432对比实施例1720±20392对比实施例2635±17340对照组620±16326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可以看出，本专利技术方法能有效提升不锈钢的表面硬度和耐腐蚀特性，很好增强了其使用价值和寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）清洗除杂：先用工业去油液对不锈钢进行除油处理后，再用清水冲洗干净，沥去表面水分后，再对其进行干燥备用；（2）离子注入处理：将步骤（1）处理后的不锈钢放入离子注入机真空室中，抽真空至1.5~2×10

【技术特征摘要】
1.一种基于离子注入的不锈钢表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）清洗除杂：先用工业去油液对不锈钢进行除油处理后，再用清水冲洗干净，沥去表面水分后，再对其进行干燥备用；（2）离子注入处理：将步骤（1）处理后的不锈钢放入离子注入机真空室中，抽真空至1.5~2×10-5Pa，对不锈钢表面进行离子注入操作，控制离子注入的加速电压为70~80kV，束流为5.5~6.5mA，离子注入的剂量为4~8×1017ions/cm2；（3）激光冲击处理：将步骤（2）处理后的不锈钢取出，放入温度为300~400℃的条件下保温处理2~3h后，再将其取出放入脉冲激光冲击装备中，控制脉冲激光的波长为985~1000nm，脉冲宽度为25~26ns，单脉冲能量为8~10J，处理完成后取出备用；（4）保温处理：将步骤（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮德发，
申请(专利权)人：当涂县宏宇金属炉料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34