[发明专利]一种提高奥氏体不锈钢耐磨性和自润滑性的方法

说明书

本发明涉及不锈钢加工产业技术领域，公开了一种提高奥氏体不锈钢耐磨性和自润滑性的方法，将制备得到的工作层粉料对钢板表面进行等离子束熔覆，工作层熔覆前使用NiAl和TiC组成的金属键化合物进行打底，一方面能够增强工作层与钢板之间的结合强度，另一方面能够提高涂层的硬度，最终采用等离子涂覆法制备得到耐磨性以及自润滑性能优异的涂层，本发明有效解决了奥氏体不锈钢耐磨性以及自润滑性能不足的问题，提高了奥氏体不锈钢在高精端领域的应用性能，能够实现提高奥氏体不锈钢应用领域以及使用性能的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。

技术领域

本发明属于不锈钢加工产业技术领域，具体涉及一种提高奥氏体不锈钢耐磨性和自润滑性的方法。

背景技术

不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。

奥氏体不锈钢因其具有优良的耐腐蚀性、无磁性、无相变等性能，可以满足各行各业对于高低温、辐射、腐蚀等环境的要求。然而奥氏体不锈钢的硬度较低，导致其耐磨性能非常一般，同时其自润滑性能较差进一步制约了其在航空航天、医疗精密仪器等领域的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高奥氏体不锈钢耐磨性和自润滑性的方法，制备的奥氏体不锈钢耐摩擦强度得到极大提高，可适用于高温、高压和高转速高负荷的机械工作状态，能够延长设备的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高奥氏体不锈钢耐磨性和自润滑性的方法，包括以下步骤：

（1）制备工作层粉料：按照重量份计称取以下原料：碳化硼15-17份、二硫化钼11-12份、氧化锆7.4-7.6份、氮化硅5.2-5.4份、碳化硅4.3-4.5份、六方氮化硼3.0-3.4份、石墨烯1.8-2.0份、纳米氧化铝0.4-0.5份，将所述粉状原料倒入球墨罐中，球料比为3.0-3.2:1，通入氩气作为保护气，将球墨罐放入球磨机中球磨3-4小时，转速设置为300-350转/分钟，球磨得到的物料置于加热炉中，在220-240℃下干燥40-50分钟即可；

（2）使用去离子水将奥氏体不锈钢钢板表面冲洗干净后，依次用400目、1000目砂纸对表面进行打磨，除去表面氧化层和杂质，然后使用无水乙醇冲洗，使用50-60℃热风吹干，使用等离子喷枪将钢板表面预热至170-180℃，打开等离子炬保护气体和电源起弧，对钢板表面进行等离子束熔覆，首先向基体表面喷涂熔覆打底层，所述打底层由NiAl和TiC粉末按照质量比为3.4-3.6:1.1-1.2的比例混合得到的；

（3）打底层喷涂熔覆完成后，继续喷涂熔覆工作层，喷涂采用枪外送粉的方式，喷涂距离为9.5-10.0厘米，送粉速度为23-24克/分钟，反复喷涂4-5次，将喷涂好的钢板迅速降温，降温速度为15-18℃/分钟，降温至40-50℃后自然冷却，将覆有涂层的奥氏体不锈钢钢板置于超声波清洗器中，依次使用丙酮、乙醇和去离子水各清洗2-3遍，置于80-90℃真空干燥箱中烘干即可。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米氧化铝粒径大小在1-10纳米之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述氩气通入量以球墨罐中气体压力为0.2-0.3MPa为准。