本发明涉及不锈钢材料技术领域，具体涉及一种提高不锈钢材料性能的改性方法。
背景技术：
目前，常用对不锈钢材料的表面处理方法有高频淬火、渗碳淬火、镀硬铬和离子渗氮，以及利用镀铬、镀镍、镀锌、磷化等技术来抗腐蚀，成本高，耐磨、耐腐蚀和疲劳强度的效果不明显，普通qpq技术在应用方面有很大的局限性，其原因就是化合物层深度太浅，不能承受重负荷，不能承受高速负荷，不能承受较大的磨损，如果把化合物层深度成倍的提高，渗层的耐磨性也会得到相应的提高。众所周知，不锈钢具有良好的耐蚀性，是广泛应用于化工、石油等工业系统的一种通用流体机械，其主要过流部件如泵体、叶轮及泵盖等均采用不锈钢材料铸造而成。由于使用温度、介质及环境的不同离心泵派生出多种产品系列。但不锈钢硬度及表面强度较低，耐磨性差，其离心泵的应用工况多种多样，特别是在具有高速气体(包括具有腐蚀性的气体和非腐蚀性气体)且夹杂一定量的粉尘颗粒等恶劣工况下，不锈钢表面长时间在此恶劣工况下应用不仅工作效率低而且使用寿命短。鉴于以上缺陷，实有必要设计一种提高不锈钢材料性能的改性方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高不锈钢材料性能的改性方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高不锈钢材料性能的改性方法，包括以下步骤：
(1)对试件进行前处理，将试件置于30℃的澄清石灰水中，试件与澄清石灰水的用量比以质量比计为1:3，并将其采用搅拌速度为150r/min搅拌处理1-3h，再将其置于超声波处理器中超声处理20-30s；
(2)将步骤(1)处理过的工件置于温度为70℃的10％(wt.％)氢氧化钠溶液中15分钟除油，然后用90℃水冲洗，去除残留碱液，再用冷水冲洗；
(3)将步骤(2)处理过的工件置于室温下的9ml/l氢氟酸和14ml/l硝酸混合溶液中浸泡2分钟除锈，再将试件置于30℃的清水中，并且将其采用搅拌速度为150-300r/min搅拌处理20-30min，再将其置于超声波处理器中超声处理10-30s；
(4)将氮化盐控制500℃-600℃在进行熔融，在500℃-600℃的空气炉运行1h后将步骤(3)处理过的工件投入，氮化时间为2-2.5h；
(5)将氧化盐控制在180℃进行熔融，在300-350℃的空气炉中运行1h后将步骤(4)处理的工件投入，氧化时间为0.5-1h；
(6)将经过步骤(5)处理的工件进行自然冷却，再投入冷水槽进行清洗处理；
(7)将经过步骤(6)处理的工件投入热水槽进行清洗并烘干；
(8)将经过步骤(7)处理的工件置于镀液内，镀液成分为硫酸镍，23-28g/l；次亚磷酸钠，24-29g/l；乳酸，8-10g/l；丙酸，4-5g/l；醋酸钠，18-20g/l；乙酸铅，1-2mg/l，于温度为80-100℃，ph为4.5-5.0，镀速为12μm/h进行镀膜；
(9)在温度200℃进行退火去氢及消应力处理，然后根据不同性能要求进行热处理，所选温度范围为300℃-400℃,使镍-磷膜的硬度值范围在550hv到1100hv之间。
优选的，所述的步骤3)中，所述超声处理的超声频率为300hz-500hz。
优选的，所述的步骤4)中，所述超声处理的超声频率为300hz-500hz。
优选的，所述的步骤1)中，所述试件按产品总重量的百分比称取下列原料：普通不锈钢67％-80％，锰1％-3％，硅1％-3％，铬13％-19％，镍2％-5％，钼1％-3％。
优选的，所述的步骤1)超声池中清洗液的温度控制在40-80℃。
优选的，所述的步骤4)中氮化盐的熔融分多次加入。
优选的，所述的步骤4)中氧化盐在空气炉中分段加热，且每升至一定温度后保温5-10min。
与现有技术相比，本发明一种提高不锈钢材料性能的改性方法，处理工艺简单、有效，对不锈钢材料的表面进行氮化氧化处理，在工件表面形成足够深度的致密的化合物层和相应深度的扩散层，大幅度提高金属表面耐磨性、耐蚀性及耐疲劳性能；在工件表面形成黑色的氧化膜，增加工件的防锈能力，并且还有美化工件外观的作用，且可使化合物层氧化，增加化合物层中的含氧量，使其钝化，大幅度提高耐蚀性，从而降低能耗，延长产品的使用寿命；工艺简单、成本低，可以大量替代高频淬火、渗碳淬火、镀硬铬和离子渗氮等处理技术；本发明本发明通过对离心泵过流部件金属表面进行ni-p镀及镀后热处理，对泵中接触腐蚀环境及冲刷的表面进行表面改性，实现了复杂形状工件表面的强化，有效地提高其耐腐蚀性、耐磨性及力学性能，进而提高离心泵的工作效率和使用寿命长，使离心泵在恶劣工况下能长期正常工作。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：不锈钢材料按产品总重量的百分比称取下列原料：普通不锈钢67％-80％，锰1％-3％，硅1％-3％，铬13％-19％，镍2％-5％，钼1％-3％；
一种提高不锈钢材料性能的改性方法，包括以下步骤：
(1)对试件进行前处理，将试件置于30℃的澄清石灰水中，试件与澄清石灰水的用量比以质量比计为1:3，并将其采用搅拌速度为150r/min搅拌处理1-3h，再将其置于超声波处理器中超声处理20-30s；
(2)将步骤(1)处理过的工件置于温度为70℃的10％(wt.％)氢氧化钠溶液中15分钟除油，然后用90℃水冲洗，去除残留碱液，再用冷水冲洗；
(3)将步骤(2)处理过的工件置于室温下的9ml/l氢氟酸和14ml/l硝酸混合溶液中浸泡2分钟除锈，再将试件置于30℃的清水中，并且将其采用搅拌速度为150-300r/min搅拌处理20-30min，再将其置于超声波处理器中超声处理10-30s；
(4)将氮化盐控制500℃-600℃在进行熔融，在500℃-600℃的空气炉运行1h后将步骤(3)处理过的工件投入，氮化时间为2-2.5h；
(5)将氧化盐控制在180℃进行熔融，在300-350℃的空气炉中运行1h后将步骤(4)处理的工件投入，氧化时间为0.5-1h；
(6)将经过步骤(5)处理的工件进行自然冷却，再投入冷水槽进行清洗处理；
(7)将经过步骤(6)处理的工件投入热水槽进行清洗并烘干；
(8)将经过步骤(7)处理的工件置于镀液内，镀液成分为硫酸镍，23-28g/l；次亚磷酸钠，24-29g/l；乳酸，8-10g/l；丙酸，4-5g/l；醋酸钠，18-20g/l；乙酸铅，1-2mg/l，于温度为80-100℃，ph为4.5-5.0，镀速为12μm/h进行镀膜；
(9)在温度200℃进行退火去氢及消应力处理，然后根据不同性能要求进行热处理，所选温度范围为300℃-400℃,使镍-磷膜的硬度值范围在550hv到1100hv之间。
超声提供较强的脱脂和去污能力，配合清洗液的作用，使得工件表面不易有残留，其中，步骤1)超声池中清洗液的温度控制在40-80℃，优选的，清洗液的温度控制在80℃去污效果最佳。
其中，步骤2)是为了防止清洗液滞留在工件表面，烤干工件表面从清洗槽中带出来的水分，以免带水工件直接进入氮化盐浴时发生溅射现象。
步骤3)中，将经过清洗、除锈的坩埚吊入电炉中，然后将控温电偶紧靠坩埚壁插入坩埚内，控温仪表定在600℃，然后开始升温化盐，进一步地，氮化盐的熔融分多次加入，加到坩埚深度的1/2，待坩埚下部的盐开始熔化并下沉以后，继续加入适量氮化盐，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度，直到最后全部熔化成液体。氮化的作用是在工件表面形成足够深度的致密的化合物层和相应深度的扩散层，大幅度提高金属表面耐磨性、耐蚀性及耐疲劳性能。
进一步地，优选的，氮化温度为550-600℃。
进一步地，优选的，氮化时间为2h。
步骤4)中氧化是先将清洁无锈的坩埚吊入电炉中，仪表定温在220℃，热电偶紧靠坩埚壁，然后将氧化盐加入坩埚中，加到坩埚高度的1/2，然后通电熔化。第一次加入的盐全部熔化以后再逐渐加入氧化盐，边熔化，边加入，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度。在工件表面形成黑色的氧化膜，增加工件的防锈能力，并且还有美化工件外观的作用，且可使化合物层氧化，增加化合物层中的含氧量，使其钝化，大幅度提高耐蚀性。
进一步地，所述氧化盐在空气炉中分段加热，且每升至一定温度后保温5-10min，避免氧化盐升温不均匀，氧化不彻底。
进一步地，优选的，氧化温度为340-350℃。
进一步地，优选的，氧化时间为40-60min。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种提高不锈钢材料性能的改性方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对试件进行前处理，将试件置于30℃的澄清石灰水中，试件与澄清石灰水的用量比以质量比计为1:3，并将其采用搅拌速度为150r/min搅拌处理1-3h，再将其置于超声波处理器中超声处理20-30s；
(2)将步骤(1)处理过的工件置于温度为70℃的10％(wt.％)氢氧化钠溶液中15分钟除油，然后用90℃水冲洗，去除残留碱液，再用冷水冲洗；
(3)将步骤(2)处理过的工件置于室温下的9ml/l氢氟酸和14ml/l硝酸混合溶液中浸泡2分钟除锈，再将试件置于30℃的清水中，并且将其采用搅拌速度为150-300r/min搅拌处理20-30min，再将其置于超声波处理器中超声处理10-30s；
(4)将氮化盐控制500℃-600℃在进行熔融，在500℃-600℃的空气炉运行1h后将步骤(3)处理过的工件投入，氮化时间为2-2.5h；
(5)将氧化盐控制在180℃进行熔融，在300-350℃的空气炉中运行1h后将步骤(4)处理的工件投入，氧化时间为0.5-1h；
(6)将经过步骤(5)处理的工件进行自然冷却，再投入冷水槽进行清洗处理；
(7)将经过步骤(6)处理的工件投入热水槽进行清洗并烘干；
(8)将经过步骤(7)处理的工件置于镀液内，镀液成分为硫酸镍，23-28g/l；次亚磷酸钠，24-29g/l；乳酸，8-10g/l；丙酸，4-5g/l；醋酸钠，18-20g/l；乙酸铅，1-2mg/l，于温度为80-100℃，ph为4.5-5.0，镀速为12μm/h进行镀膜；
(9)在温度200℃进行退火去氢及消应力处理，然后根据不同性能要求进行热处理，所选温度范围为300℃-400℃,使镍-磷膜的硬度值范围在550hv到1100hv之间。
2.如权利要求1所述的提高不锈钢材料性能的改性方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述超声处理的超声频率为300hz-500hz。
3.如权利要求1所述的提高不锈钢材料性能的改性方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述超声处理的超声频率为300hz-500hz。
4.如权利要求1所述的提高不锈钢材料性能的改性方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述工件按产品总重量的百分比称取下列原料：普通不锈钢67％-80％，锰1％-3％，硅1％-3％，铬13％-19％，镍2％-5％，钼1％-3％。
5.如权利要求1所述的提高不锈钢材料性能的改性方法，其特征在于，步骤(1)超声池中清洗液的温度控制在40-80℃。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢材料的表面改性方法，其特征在于：步骤(4)中氮化盐的熔融分多次加入。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢材料的表面改性方法，其特征在于：步骤(4)中氧化盐在空气炉中分段加热，且每升至一定温度后保温5-10min。
技术总结