本发明专利技术涉及对使用奥氏体不锈钢制造的基材和部件实施氮化热处理、表面加工工序以及氧化处理使其耐蚀性能良好且表面硬度高、不会产生磨损并具有多种彩色的高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢基材及部件的制造。此外，通过本发明专利技术制造的高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢的基材及部件，可以在使用过程中其表面色泽变淡的情况下再次实施表面加工工序和彩色氧化覆膜工序并再次使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及奥氏体不锈钢材及其制造方法，更详细地涉及对使用奥氏体不锈钢制造的基材或部件进行氮化热处理(nitrding)及表面加工工序之后再进行氧化处理使其具有良好的耐蚀性、高表面硬度及色彩多样的。
技术介绍
在十分重视耐蚀性的领域中所使用的奥氏体不锈钢(austeniticstainless steel)作为以含有18重量％的铬和8重量％的镍的铁为基本的材料，通常称作“ 18-8不锈钢”。此外，该18-8不锈钢中含有1 3重量％的Mo的奥氏体不锈钢也很常用。这些奥氏体不锈钢根据STS304、STS316、STS310等用途或特性依KS标准可分为多个钢种，耐蚀性能良好可广泛用于生活用品、家居及办公室用品、装饰品、美容器具、食品业和化工业等。另外，现代社会中，人们利用色相在生活中创造各种美感的欲望不断提升。对于这样的不锈钢，现有的彩色形成方法可以例举如下。通过CVD法或PVD法在不锈钢的表面形成的Ti或Ir硬质膜硬度虽高，但与母材的贴紧力低，易产生剥离，而且主要只能呈现金色系的单一色相。此外，还不能提供与作为母材的不锈钢相匹配的耐蚀性。另外，意大利的INCO法(Ukpat、275、781)将不锈钢浸渍到酸性Cr溶液中形成由 Fe、Ni、Cr的氧化物构成的厚度1 μ m左右的氧化物层，并根据该氧化物层显现的光的干涉作用呈现各种颜色，然而，此时形成的氧化物层的厚度仅为数百埃米的程度，所以覆膜的厚度薄、表面硬度低、易产生磨损。虽然将不锈钢在高温的氧化性氛围气中进行氧化处理可以赋予金色、褐色和蓝色等色相，但这种情况下形成的厚度为埃米程度的氧化覆膜与INCO法同样易产生磨损。此外，以上方法无法增加母材的硬度，所以在承受大负荷这一用途上很难被利用。另外，通过上述彩色形成方法获得的彩色基材在使用过程中将发生彩色氧化覆膜层剥离或在变色的情况下无法进行再处理及再使用，因此不得不废弃。
技术实现思路
专利技术解决的问题本专利技术鉴于上述所有问题而提出的，其目的在于提供，不会产生大磨损、耐磨性和耐蚀性能良好、色相美观、装饰性良好、且使用后可以对基材和部件进行再处理再使用从而能够节省资源并降低制造费用的。解决问题的方式为了达到以上目的，根据本专利技术，提供一种高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢材的制造方法，其特征在于，包括(a)对奥氏体不锈钢材实施氮化热处理的步骤；(b)对实施了氮化热处理的所述钢材实施表面加工工序的步骤；以及(C)对实施了表面加工工序的所述钢材实施用于形成彩色氧化覆膜层的氧化热处理的步骤。本专利技术中的氮化热处理是指，可以采用气体法、等离子法或盐浴法在300 450°C 的温度范围内实施1 30小时的热处理以在不锈钢材的表面形成高硬度的氮过饱和固溶体(nitrogen supersaturated solid solution)以及在其下部形成氮扩散层，此时，不锈钢材的表面所形成的氮过饱和固溶体的相组成优选为S-相(S-phase)。所述表面加工工序是用于除去在氮化热处理时表面上生成的氧化物并形成 0. 1 5 μ mRa的表面粗糙度的工序，可以通过砂光(sanding)、喷丸硬化(shot peening)、 研磨(buffing)、磨光(lapping)、抛光(polishing)或蒸汽喷丸(vapor shot)等方式进行。所述彩色氧化覆膜层的形成是为了在实施了表面加工的不锈钢的基材或部件的表面呈现多种多样的美丽色彩，通过在150 600°C的氧化性气体氛围气中保持10秒 20 小时来实施，此时，氧化性气体氛围气是在氧气、空气、水蒸气或二氧化氮中选择任意1种或这些气体的2种以上的混合气体。此外，也可在这些气体中混合使用氮气。专利技术的效果如上所述的本专利技术的高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢的基材或部件可以达到以下效果。第一、可以提供基本不会磨损且耐磨性和耐蚀性良好的基材及部件。第二、可以提供色相美丽且装饰性良好的基材和部件。第三、可以在使用后对基材及部件进行再处理并再次使用，从而能够节省资源并降低制造费用。具体实施例方式首先，在本专利技术中，对使用奥氏体不锈钢制造的基材或部件采用气体法、等离子法或盐浴法在300 450°C的温度范围内实施1 30小时的氮化热处理，优选地，此时形成的氮过饱和固溶体的厚度为1 30 μ m，硬度为1000 1800HV，相组成为S-相。对具有高耐蚀性能的不锈钢材在高于450°C的温度下实施氮化热处理时，由于以下理由耐蚀性将降低。不锈钢的高耐蚀性依赖于钢表面形成的铬的钝化膜，如果在高于450°C的温度范围内实施氮化热处理将会在钢的表面析出铬的氮化物(&1(>力等)，在这些铬的氮化物附近固溶于钢的铬的量降低。因此，铬的氮化物附近将不会形成铬的钝化膜或形成量不足，铬的氮化物对腐蚀性环境将产生所谓的敏感化现象使耐蚀性降低。因此，如果在450°C以下进行氮化热处理，那么表面将不会析出这种铬的氮化物并能形成S-相的氮的固溶体，该S-相的氮的固溶体不仅不会使不锈钢的固有的耐蚀性降低而且具有1000HV以上的高表面硬度。尤其是，众所周知在400°C以下的温度范围内实施氮化热处理所形成的S-相具有与不实施氮化热处理时相似水平的耐蚀性。对于S-相的特性，存在很多研究，是晶格常数为0. 378nm的面心立方体(FCC、Face Centered Cubic)，在此为最大固溶有22原子％的氮的氮过饱和固溶体。另外，通过不锈钢材的氮化热处理可以提高耐蚀性的理由可以列举如下(a)可以在不锈钢的表面促进氮的钝化膜形成，以及(b)可以在活性化的不锈钢表面增加氮的浓度。然而，在高于450°C的温度下实施氮化热处理时将析出CrN而不是形成S-相从而降低了耐蚀性。因此，优选地，氮化热处理在300 450°C的温度范围内实施1 30小时以使S-相的厚度达到1 30 μ m。如果在低于该温度下实施氮化热处理，氮原子的扩散速度将明显降低，所以无法获得足够厚的S-相和氮扩散层从而无法承受外部的大负荷。此外，如果实施长时间的氮化热处理虽能获得期望厚度的S-相和氮扩散层，但并不经济。上述氮化热处理可以通过气体法、等离子法或盐浴法实施，在此所说的氮化热处理使用广义的含义，包括在纯氮化氛围气中实施的纯氮化热处理(nitriding)和在纯氮化氛围气中掺有了碳的混合氛围气中实施的渗碳氮化热处理(nitrocarburizing)。上述氮化热处理工序中，气体法的氮化热处理可以通过以下方法实施。首先，在氮化热处理之前，实施氟化处理以使氮原子易渗透。该氟化处理中使用的氟系气体，包括由NF3、BF3、CF4、HF、SF6、C2F6及WF6等构成的氟化合物气体，这些气体可以单独或混合使用，或者还可以在其中掺入氮气稀释使用。在作为氮化热处理温度的300 450°C的热处理炉中装入不锈钢的基材或部件之后提供氟系气体氛围气，在该氛围气下持续并实施氟化处理。在这种氟系气体氛围气中不锈钢基材或部件的持续时间可以根据其形状或尺寸适当地设定，但通常设定在几分钟 几十分钟的范围内。通过该氟化处理氮原子易渗透到不锈钢表面层，其理由如下。不锈钢材的表面形成有阻碍起氮化作用的氮原子的渗透扩散的钝化膜。如果在上述氟系气体氛围气下对形成有这种钝化膜的不锈钢进行加热本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢材的制造方法，其特征在于，包括：（ａ）对奥氏体不锈钢材实施氮化热处理的步骤；（ｂ）对实施了氮化热处理的所述钢材实施表面加工工序的步骤；以及（ｃ）对实施了表面加工工序的所述钢材实施氧化热处理以形成彩色氧化覆膜层的步骤。
【技术特征摘要】
2010.03.17 KR 10-2010-00236221.高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢材的制造方法，其特征在于，包括(a)对奥氏体不锈钢材实施氮化热处理的步骤；(b)对实施了氮化热处理的所述钢材实施表面加工工序的步骤；以及(c)对实施了表面加工工序的所述钢材实施氧化热处理以形成彩色氧化覆膜层的步马聚ο2.根据权利要求1所述的高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢材的制造方法，其特征在于，所述氮化热处理以气体法、盐浴法或等离子法在300 450°C的温度范围内实施 1 30小时以在表面形成S-相的氮化层。3.根据权利要求1所述的高耐蚀性和高硬度的彩色奥氏体不锈钢材的制造方法，其特征在于，所述表面加工工序以砂光、喷丸硬化、研磨、磨光、...
【专利技术属性】
技术研发人员：金荣熙，
申请(专利权)人：东亚大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR
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