【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面防护涂层领域，具体涉及一种提升双相不锈钢等等离子体渗氮层质量的方法。
技术介绍
1、等离子体渗氮是一种先进的渗氮技术，含氮气氛在辉光放电的作用下，氮原子和金属原子发生反应形成氮化层，这种氮化层具有高硬度、高强度和优良耐蚀性等特点，能够显著提高金属基体材料的性能和使用寿命。由于在等离子体渗氮过程中，通过辉光放电可以激发产生高能正离子，轰击基体后能够有效去除基体表面的钝化层，加速氮质向基体内部传质。因此，相对于气体渗氮和液体渗氮技术，等离子体渗氮技术更适合不锈钢的表面改性。
2、双相不锈钢等离子体渗氮能够增强其硬度和耐磨性，使其可以在更加恶劣的工作条件下使用，由于双相不锈钢同时具有α相(铁素体)和γ相(奥氏体)，其渗氮过程更加复杂，生成的氮化物也更多。一般来说，α相对应的氮化产物为γ’相(fe4n)和ε相(fe2-3n)，γ相对应的氮化产物为s相(含氮固溶强化的奥氏体)，由于双相不锈钢中含cr量较高，在温度和氮势均较高的时候，会生成crn。常见的双相不锈钢氮势气氛为n2和h2混合或者纯nh3，虽然表面硬度有所提高，但结果显示渗氮层厚度较薄而且硬度提升不多，造成双相不锈钢的等离子渗氮层质量不高，无法进一步扩展其应用范围，所以，急需寻找一种能够有效提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法
3、稀土对离子渗氮的催渗效果比较显著，能够明显提高渗氮层厚度和硬度。当气氛中含有稀土元素时，可以加速介质分解，有利于气相活化：当稀土元素沉积在金属表面时，可以与金属表面的氧原子，破坏氧化膜，为氮原子进入扫清屏障：
技术实现思路
1、本专利技术为了解决双相不锈钢等离子体渗氮层质量低的技术问题，而提供一种提升双相不锈钢离子体渗氮层质量的方法。
2、一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，具体按以下步骤进行：
3、步骤一、将双相不锈钢试样进行固溶处理，控制温度为950～1100℃，保温2小时，然后水淬处理；
4、步骤二、将步骤一处理后的双相不锈钢试样表面进行研磨抛光，再在无水乙醇中超声波清洗；
5、步骤三、将块状高纯稀土单质、测温标样和步骤二处理的双相不锈钢试样悬挂在辅具铁架上；
6、步骤四、将步骤三所述辅具铁架作为阴极放到渗氮炉中，通过真空泵对氮化装置抽真空，然后进行渗氮过程，控制温度升至渗氮温度，渗氮温度为390～560℃，保持炉内压强为265～275pa，向渗氮装置内通入气体，保持8～24h进行离子氮化，然后随炉冷却降温至室温，双相不锈钢渗氮层制备完成。
7、进一步的，步骤三所述块状高纯稀土单质、测温标样和双相不锈钢试样的悬挂高度一致。
8、进一步的，步骤四控制升温电流为10a，渗氮温度为470～490℃。
9、进一步的，步骤四渗氮通入的气体为nh3和h2的混合气体或者为nh3和n2的混合气体。
10、本专利技术能够明显提升双相不锈钢等离子渗氮层质量有以下两点：
11、一是等离子体渗氮的气氛选用，选用nh3搭配h2或者nh3搭配n2使用，相对于常用的n2和h2搭配使用，nh3的存在使得渗氮气氛的还原性更强，对于双相不锈钢来说，其表面的钝化膜修复能力很强，nh3的存在使得等离子化的氮离子更容易沉积在金属表面，获得电子变成氮原子渗入基体中，nh3搭配h2或者n2可以调节氮势的高低，与h2搭配，氮势低，但气氛还原性更强，可以提升渗氮速度；与n2搭配，氮势高，虽然还原性相对变弱，但可以通过增加渗氮时间，使之获得更厚的渗氮层和更高的表面硬度。
12、二是稀土渗剂的选用，选用固态高纯稀土作为催渗介质，能够明显增加双相不锈钢渗氮层厚度和硬度，相比于其他稀土渗剂，固态高纯稀土的优势在于，它作为辅助阴极放置在渗氮炉中，带正电的氮离子轰击高纯固态稀土后，由于稀土的电负性较小，与非金属元素具有很强的化学亲和力，会形成以稀土原子为中心的稀土-氮原子气团，进入气氛中后稀土和氮将具有很好的协同性，轰击基体后，稀土和双相不锈钢表面钝化膜中氧结合，氮原子可以立即进入金属基体，不会因钝化膜迅速修复，导致氮原子无法进入。双相不锈钢中同时存在铁素体和奥氏体，对于铁素体渗氮应尽量生成韧性较好的fe4n，减少脆性较高的fe2-3n生成，而奥氏体渗氮应尽量生成硬度较高的s相，同时要避免过多的crn的生成，这就要求在双相不锈钢渗氮层中氮的区域浓度不能过高，否则会造成大量fe2-3n和crn的生成，使得渗氮层变脆而且耐腐蚀性下降。稀土渗入能够增加基体表面氮势，获得较高的初始氮浓度梯度，提升氮在双相不锈钢中的扩散系数，同时当氮在基体扩散过程中，稀土又能平缓氮浓度梯度下降速度，使得氮原子在基体中的扩散更加均匀，不会出现在某一区域内出现氮原子堆积现象，有助于fe4n和s相的生成，因此可以明显提升双相不锈钢等离子体渗氮层的质量。
13、本专利技术通过采用nh3和h2或者nh3和n2混合的气氛下，利用固态高纯度稀土作为催渗剂，增加渗氮层的厚度和硬度，提升双相不锈钢等离子体渗氮层的质量。
14、本专利技术有益效果：
15、本专利技术通过在双相不锈钢等离子体渗氮过程中采用nh3和h2混合或者nh3和n2混合的气氛，以及高纯度固态稀土催渗的方式，优化了双相不锈钢等离子体渗氮层性能，渗氮层较厚且均匀，生成的氮化物相和s相大大提高了双相不锈钢等离子体渗氮层的硬度，对其在高强度、高载荷、高磨损、腐蚀性强的环境服役的零件具有良好的防护作用。
16、本专利技术方法用于提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量。
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1.一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤一所述固溶处理温度为1050℃，保温2h。
3.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤二所述研磨抛光为采用600#、1000#、1200#、1500#、2000#水砂纸逐次进行研磨。
4.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤二所述超声清洗时间为10min。
5.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤三采用铁丝捆绑固定块状高纯稀土单质、测温标样和双相不锈钢试样悬挂在辅具铁架上。
6.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤三所述块状高纯稀土单质作为稀土催渗剂。
7.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤三所述块状高纯稀土单质、测温标样和双相不锈钢试样
8.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤四辅具铁架放到渗氮炉中，将测温标样放在热电偶附近。
9.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤四控制升温电流为10A，渗氮温度为470～490℃。
10.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤四渗氮通入的气体为NH3和H2的混合气体或者为NH3和N2的混合气体。
...【技术特征摘要】
1.一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤一所述固溶处理温度为1050℃，保温2h。
3.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤二所述研磨抛光为采用600#、1000#、1200#、1500#、2000#水砂纸逐次进行研磨。
4.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤二所述超声清洗时间为10min。
5.根据权利要求1所述的一种提升双相不锈钢等离子体渗氮层质量的方法，其特征在于步骤三采用铁丝捆绑固定块状高纯稀土单质、测温标样和双相不锈钢试样悬挂在辅具铁架上。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：由园，顾峰，盛文萍，王逸凡，王妍，许诗淼，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：
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