一種制備不銹鋼表面致密鈍化膜的磨粒磨損預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備不銹鋼表面致密鈍化膜的磨粒磨損預(yù)處理方法，屬于不銹鋼表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]不銹鋼是重要的工業(yè)材料，具有優(yōu)良的力學(xué)強度及良好的機械性能。隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，不銹鋼零部件的使用環(huán)境越來越苛刻。如高溫高壓的核電壞境，和接觸高濃度的氯離子海水淡化環(huán)境等惡劣的服役條件下使用不銹鋼材料就需要較高的耐蝕性。而影響不銹鋼耐蝕性的主要因素包括表面的粗糙度、清潔度、鈍化膜的質(zhì)量等。目前提高不銹鋼表面的耐腐性主要采用化學(xué)處理或電化學(xué)處理方法使其表面生成鈍化膜。而不銹鋼表面預(yù)處理表面的平整度決定了后序處理鈍化膜的完整性。另外，鈍化前預(yù)處理過程中表面的雜質(zhì)去除不干凈造成工件表面鈍化膜覆蓋不完整，從而降低不銹鋼的耐蝕能力。
[0003]準晶材料特殊的準周期結(jié)構(gòu)使其具有介于金屬與化合物之間的力學(xué)性能，具有傳統(tǒng)合金材料所沒有特殊性能，包括高硬度、低摩擦系數(shù)、低表面能(不粘性)、低熱導(dǎo)率、低電導(dǎo)率、抗氧化、抗磨損、耐腐蝕等性質(zhì)。在最近的研究中，我們發(fā)現(xiàn)，準晶作為磨料在拋光金屬表面時，同時也表現(xiàn)出與傳統(tǒng)磨料截然不一樣的特殊機制，即“碾抹”作用。這種機制，是通過準晶磨料顆粒與拋光的金屬表面產(chǎn)生摩擦并碾壓，使得金屬表面發(fā)生大量的塑性變形，活化了金屬表面。研究發(fā)現(xiàn)，這種特殊的機制不僅使準晶磨料具有低磨損性，活化工件表面，同時可以得到比較平整的工件表面，并且不會在表面殘留磨粒。
[0004]常規(guī)磨粒主要有碳化硅，碳化硼，氧化鋁，立方氮化硼，金剛石粉等，均具有高的切削力。而對于不銹鋼這類較軟的金屬來說，高硬度磨料帶來的副作用是表面大量磨損與二次劃傷，同時高硬度的磨料會隨機的嵌在不銹鋼表面，影響表面鈍化膜的完整性。因此針對不銹鋼材料表面預(yù)處理工序，工業(yè)界需要一種新型的磨料，既能達到平整化的表面精修目的，同時不帶來嚴重表面磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種制備不銹鋼表面致密鈍化膜的磨粒磨損預(yù)處理方法，該方法應(yīng)采用準晶材料作為一種新型的低磨耗、低摩擦的磨料，通過對不銹鋼表面磨粒磨損預(yù)處理，活化表面，提高不銹鋼表面鈍化膜質(zhì)量，可快速生成穩(wěn)定致密的鈍化膜，工藝簡單，效果明顯，可廣泛用于不銹鋼表面鈍化處理。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種制備不銹鋼表面致密鈍化膜的磨粒磨損預(yù)處理方法，所述磨粒的構(gòu)成為準晶體和類似相(含量大于50%)，磨粒的維氏硬度大于/等于5GPa，且硬彈比(維氏硬度與楊氏模量比)為0.04?0.1;所述預(yù)處理方法包括下列步驟:
步驟一、按照準晶不同體系的成分配比進行配料，將原料放入熔爐中反復(fù)熔煉，制成成分均勾的合金錠；
步驟二、將步驟一的合金錠進行恒溫退火處理，通過X射線衍射測試技術(shù)確定準晶特征峰及其含量，制備純度大于50%的準晶錠；
步驟三、將步驟二的準晶錠制成粒度分布較窄、顆粒形狀規(guī)則的準晶粉末；
步驟四、將步驟三制備出的準晶粉末均勻分散地放入到磨料流高分子介質(zhì)載體中或放入到拋光膏里形成準晶研拋劑；
步驟五、粗加工，用砂紙對不銹鋼進行機械磨光；
步驟六、在精加工階段，使用所述準晶研拋劑在不銹鋼表面研磨拋光處理，準晶顆粒通過“碾抹”方式，在表面運動的過程中產(chǎn)生塑性變形，活化表層的同時修復(fù)微小的缺陷，得到粗糙度小及被活化的表面，再將準晶研磨后的不銹鋼放入鈍化液中鈍化，生成致密完整的鈍化膜。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:這種制備不銹鋼表面致密鈍化膜的磨粒磨損預(yù)處理方法所用磨粒的構(gòu)成為準晶體和類似相(其含量大于50%)，磨粒的維氏硬度大于/等于5GPa，且硬彈比為0.04?0.1。該類磨料對不銹鋼表面進行精加工預(yù)處理，可同時實現(xiàn)不銹鋼光整精加工和活化表面作用;準晶磨粒具有高硬彈比、自銳性和不粘性，對不銹鋼表面既有好的加工銳性，又能有效地避免工件表面產(chǎn)生大量的劃傷，不易粘附或嵌入到工件表面;該預(yù)處理方法結(jié)合現(xiàn)有的鈍化膜制備工藝可得到致密完整的鈍化膜，提高不銹鋼耐蝕能力，工藝簡單，效果明顯，節(jié)約資源，可廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0008]圖1是304不銹鋼表面分別經(jīng)準晶磨料和其他三種傳統(tǒng)磨料拋光預(yù)處理后，隨即在32%硝酸溶液鈍化，浸泡在3.5%NaCl溶液20小時的阻抗Nyquist圖。
[0009]圖2是304不銹鋼表面分別經(jīng)準晶磨料和其他三種傳統(tǒng)磨料拋光預(yù)處理后，隨即在32%硝酸溶液鈍化，浸泡在3.5%NaCl溶液20小時的Mott-Schokkty曲線。
[0010]圖3 Mott-Schokkty曲線對應(yīng)的施主濃度趨勢圖。
[0011]圖4是304不銹鋼表面分別經(jīng)準晶磨料和其他三種傳統(tǒng)磨料拋光預(yù)處理后，隨即在32%硝酸溶液鈍化，浸泡在3.5%NaCl溶液168小時的阻抗Nyquist圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:AlCuFe準晶磨粒磨損預(yù)處理
步驟一、制備合金
按照Al62Cu25.5Fe12.5的原子百分比進行配料，并將原料放在水冷銅模非自耗電弧反復(fù)熔煉，制備出成分均勻的合金錠；
步驟二、制備純度大于50%準晶
將步驟一的合金錠在800°C下真空退火8小時，空冷后得到高純二十面體準晶單相合金，通過X射線衍射測試技術(shù)確定準晶特征峰及其準晶相含量大于75%;
步驟二、制粉
將步驟二的高純度準晶錠放到行星式球磨機中，在氬氣保護下，設(shè)定速度為250r/min，球磨8小時，然后用700目篩網(wǎng)過篩，得到50%粉末顆粒約為10微米；
步驟四、制準晶研拋劑
將步驟三制備出的準晶磨料放入到專門的金相拋光膏里，粉末添加質(zhì)量比為10%; 步驟五、準晶研拋劑對不銹鋼表面的預(yù)處理
機械拋光，分別依次用200、400、800目砂紙磨光；精加工，利用Buehler-TriDent?自動研磨機，使用步驟四的準晶研拋劑，在壓力為5N，固定轉(zhuǎn)速為60rpm，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為150rpm，相向轉(zhuǎn)向條件下，對304不銹鋼表面進行拋光處理，拋光時間為9min;
步驟六、不銹鋼表面鈍化處理
將準晶研磨過的不銹鋼樣品放入蒸餾水中超聲清洗5分鐘，再用水清洗干凈;放入32%(體積比)HNO3溶液中，在45°C下，鈍化30min，取出樣品放入30-50 g/L Na2CO