如何提高不锈钢的耐磨性
指出涂层技术和新兴表面改性技术的综合应用将成为提高不锈钢耐磨性的发展方向。
1，简介
不锈钢阀网。不锈钢具有良好的耐腐蚀性，
广泛应用于石油、化工、航空航天、医药、造纸、原子能、海洋工程和装饰工程。但不锈钢的硬度通常较低(通常为200 ~ 250 HV)，耐磨性较差。
表面容易出现花现象，不仅会影响装饰产品的美观，表面出现微划痕时还会形成腐蚀性微电池，降低产品的耐腐蚀性能。
导致产品过早报废。由于不锈钢的柔软性、低表面强度和高摩擦系数，基于不锈钢的传动轴、啮合部件或运动部件经常咬或粘。为了提高不锈钢的耐磨性，
许多学者对不锈钢表面进行了各种处理和强化研究，如通过化学镀在不锈钢表面沉积耐磨涂层，
可以提高产品的表面硬度，保证产品的耐腐蚀性。本文简要评述了涂层技术和表面改性在提高不锈钢表面耐磨性方面的技术局限性和优势。
展望了提高不锈钢耐磨性的发展方向。
2、不锈钢表面涂层技术
2.1，化学镀
化学镀是由A.Brenner和G.Riddell在1947中提出的用于沉积非粉末镍的涂覆方法。
该方法是一种不需要外加电源的可控氧化还原反应沉积金属的方法。与电镀相比，化学镀具有以下优点:可以在复杂零件表面沉积均匀的镀层；良好的自润滑性；
厚涂层；差距少；设备简单，易于操作；涂层具有特殊的机械、物理和化学性能。其缺点是:镀液寿命短，废水多，镀速慢，成本高。
不锈钢阀网。化学镀提高不锈钢表面耐磨性的主要途径是镀镍及其合金镀层。镀镍前需要进行特殊的预处理，以去除不锈钢表面的钝化膜。
提高不锈钢与涂层之间的附着力。不锈钢化学镀镍包括单层化学镀镍、双层化学镀镍和有氧化皮的不锈钢单层化学镀镍。
高燕等人在316L不锈钢基体上获得了结合力良好的化学镀Ni _ 2ppnni _ 2w2p合金镀层。在保证产品原有光泽的前提下，
与原有的不锈钢基体相比，涂层的硬度有了很大的提高，为提高不锈钢产品的耐磨性和抗划伤性提供了有效的解决方案。蔡一英、范二炳、吴
采用化学镀的方法在420不锈钢基体上也成功的沉积了ni 2 pNi2W2P合金镀层，经过适当的热处理后发现ni 2 w 2 p的性能优于Ni2P。
合金镀层具有较高的显微硬度和化学稳定性；划痕试验表明，与不锈钢基体相比，合金镀层的耐磨性明显提高。
2.2、物理气相沉积
物理气相沉积技术使用诸如蒸发或溅射的物理形式来从靶源去除材料。
然后，这些携带能量的粒子通过真空或半真空空间沉积在基底或零件的表面上，形成膜层。物理气相沉积包括真空蒸发(VE)、溅射涂覆(SIP)和离子镀。
(IP))等等。按照加热蒸发源的分类，真空蒸发包括电阻加热蒸发、电子束加热蒸发、感应加热蒸发等。
溅射镀膜包括磁控溅射沉积、离子束溅射镀膜等。其中真空蒸镀是早期的镀膜技术，薄膜的附着力较低，目前还没有广泛应用。虽然通过阴极溅射和离子镀获得膜具有更高的结合力，
应用范围不断扩大。物理气相沉积涂层的实用领域有:装饰膜、装饰耐磨膜、耐磨超硬膜、减摩润滑膜等。
韩秀勋等利用磁过滤沉积装置(FCAP)在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面沉积的TiN涂层具有较高的硬度和膜基结合力。在1N和3N的载荷下，
两者都表现出较低的摩擦系数和良好的耐磨性。
2.3、化学气相沉积
化学气相沉积(CVD)技术是指混合气体在高温下与衬底表面相互作用，使混合气体中的某些成分分解。
并且在衬底上形成金属或化合物的固体膜或薄膜涂层。其特点如下:
(1)镀层致密均匀，镀层的密度、纯度、结构和晶粒尺寸可以得到很好的控制。
(2)由于沉积温度高，涂层与基体的结合强度高；
(3)沉积可以在大气压或低于大气压下进行；
(4)通常，沉积层具有柱状晶体结构，并且不耐弯曲。
、何、等对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了离子氮化-等离子体增强化学气相沉积TiN复合处理。
研究了复合处理层的组织和性能。结果表明，复合处理层具有优异的膜基结合强度，耐磨性较不锈钢基体有显著提高。山内等人在AISI304
在奥氏体不锈钢表面沉积了金刚石状碳膜。该工艺采用射频(13156 MHz)等离子体增强化学气相沉积工艺。
腐蚀环境下的对比实验表明，薄膜样品与基体的摩擦系数分别约为0.1和0.5，前者的磨损量明显低于后者。
2.4、热喷涂
热喷涂是利用一些热源将涂层材料加热到熔融或半熔融状态，同时借助火焰流和高速气体使其雾化，并将这些雾化颗粒推向基体表面。
沉积成具有某种功能的涂层。热喷涂可以在工件表面提供耐磨、耐腐蚀、耐高温的涂层。涂层材料和基底之间通常有三种结合方式:
机械结合、物理结合和冶金结合。随着低压等离子喷涂、高能高速等离子喷涂和高速火焰喷涂技术的出现，涂层的性能得到了进一步的提高:孔隙率可降至0.5% ~ 1%；
涂层与基体的结合强度可达70 ~ 140 MPa。
潘继刚等人分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术和等离子喷涂(ASP)技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了铁基非晶合金涂层和铁基非晶纳米晶涂层。
研究了两种涂层在室温下的摩擦磨损特性。结果表明，两种喷涂工艺制备的铁基涂层具有较高的显微硬度和较低的孔隙率，组织致密，具有典型的层状结构。
提高了涂层的耐磨性。
2.5、电镀
为了弥补不锈钢柔软、耐磨、摩擦系数高等弱点，常采用电镀来提高不锈钢传动轴等配件的表面硬度和自润滑性能。不锈钢是一种表面容易钝化的金属。
电镀前，必须去除表面的钝化膜。经过脱脂、浸渍、活化、预镀镍和电镀，可在不锈钢上获得铬、锌、铜、锡、贵金属等镀层。
采用周期性反向电镀法在不锈钢水轮机基体材料上电镀稀土铬。涂层厚度约为0.3毫米，由金属基体相和稀土盐颗粒第二相组成。
硬度可达900 ~ 1000 HV，涂层的耐磨性是母材的25 ~ 28倍，产品的工作寿命比原装不锈钢零件长2 ~ 6倍。
3、不锈钢表面改性处理
3.1，离子注入
离子注入是利用加速分离的高能离子束作用于材料表面，产生一定厚度的注入层，从而改变材料的表面特性。具体方法是:将工件(金属、合金、陶瓷等。)
放置在离子注入机的真空靶室中，
将所需元素的离子加速、聚焦并注入工件表面。离子注入可以获得过饱和固溶体、亚稳相、非晶态和平衡态合金等不同结构，大大提高了工件的工作性能。
其优点是:
(1)可以注射任何元素，不受固溶度和扩散系数的影响；
(2)可以精确控制元素注入量，实现大面积和局部表面改性；
(3)在真空下进行，工件表面不会被氧化；
(4)可获得两种或两种以上不同性能的复合涂层，对工件尺寸影响不大；
(5)借助磁分析器，可以获得纯净的离子束流；
(6)离子注入的直线度和较小的侧向膨胀适合于微细加工；
(7)高速离子可以通过薄膜注入金属基体，在薄膜和基体的界面形成合金层。
增强薄膜与基底的结合力，实现辐射增强合金化和离子束辅助增强结合。