本发明涉及不锈钢，具体为一种高耐蚀硬质不锈钢及其制备工艺。
背景技术：
1、激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种基于激光的表面改性技术。其原理是在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层，从而改善基体的物理和化学性能，现如今，针对不锈钢材料的性能提升，采用激光熔覆是较为常规的改性手段之一，但目前市面上公开的不锈钢材料，其耐蚀性和硬度依旧无法满足实际生产需求，因此，需针对其表面改性工艺进一步优化。
2、基于以上情况，本发明公开了一种高耐蚀硬质不锈钢及其制备工艺。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高耐蚀硬质不锈钢及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，包括以下步骤：
3、步骤（1）：将镍基合金和增强相混合，搅拌均匀，机械研磨30~40min，80~85℃下烘干，再加入水玻璃溶液，搅拌均匀，得到熔覆材料；所述增强相为镍包碳化钨粉、氧化铈、氧化钇和氧化镧复配；
4、取钢基材，表面打磨平整，依次用无水乙醇和去离子水清洗，烘干，再将熔覆材料预置至钢基材表面，熔覆材料的预置厚度为1.5~4mm，80~90℃下烘干4~6h，激光熔覆，形成预处理钢基体；
5、步骤（2）：在预处理钢基体表面进行超声冲击，清洗干燥，得到所述硬质不锈钢。
6、较优化的方案，步骤（1）中，激光熔覆工艺参数为：激光功率为1000~1200w，扫描速度为5~6mm/s，搭接率为40%，光斑直径为3mm，保护气体为氩气，氩气流量为10~12l/min。
7、较优化的方案，步骤（2）中，超声冲击的工艺参数为：路径为s型，冲击频率为20khz，电流为0.2a，冲击时间为100~120s，冲击振幅为15~20μm。
8、较优化的方案，步骤（1）中，镍基合金合组分为：以质量分数计，22~24wt%cr、12~14wt%mo、3~5wt%si，其余为ni；增强相用量为镍基合金的20~50wt%。
9、较优化的方案，步骤（1）中，增强相中，镍包碳化钨粉的质量占比为95~99wt%，所述氧化铈、氧化钇、氧化镧的质量比为2：1：1。
10、较优化的方案，步骤（1）中，进行梯度激光熔覆，具体步骤为：
11、将熔覆材料a预置至钢基材表面，熔覆材料a的预置厚度为1.5~2mm，80~90℃下烘干4~6h，一次激光熔覆；再将熔覆材料b预置至钢基材表面，熔覆材料b的预置厚度为1.5~2mm，80~90℃下烘干4~6h，二次激光熔覆，形成预处理钢基体；
12、其中，熔覆材料a中，增强相用量为镍基合金的20~30wt%；熔覆材料b中，增强相用量为镍基合金的40~50wt%。
13、较优化的方案，步骤（1）中，镍包碳化钨粉的制备步骤为：将氟化铵、氢氟酸和硝酸混合，得到活化液；将碳化钨粉置于活化液中，25~30℃下超声30~40min，沉降，分离后清洗干燥，得到活化粉体；
14、将活化粉体浸入镀镍液中，超声波辅助下进行化学镀镍，镀镍温度为25~30℃，镀镍时间为1~2h，超声波频率为40khz，功率为400w，取出后去离子水清洗，真空干燥，得到镍包碳化钨粉。
15、较优化的方案，活化液中氟化铵的组分浓度为3~4g/l，氢氟酸的组分浓度为40~45ml/l，硝酸的组分浓度为30~35ml/l；镀镍液各组分用量为：硫酸镍25~30g/l、柠檬酸钠70~80g/l、次亚磷酸钠25~30g/l、硼酸25~26g/l；氢氧化钠调整ph值至10。
16、较优化的方案，根据以上任意一项所述的制备工艺制备的一种高耐蚀硬质不锈钢。
17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
18、本发明公开了一种高耐蚀硬质不锈钢及其制备工艺，方案以不锈钢为基体，在其表面进行激光熔覆，利用不同比例的镍基合金和增强相，且增强相由镍包碳化钨粉、氧化铈、氧化钇和氧化镧复配，以提高不锈钢的耐腐蚀性能，激光熔覆后进行超声冲击，制备得到的不锈钢的表面硬度和耐磨性能均得到提升，实用性更高。
19、在本方案中，本申请公开了两种优化方案，其一为：（1）镍基合金合组分为：以质量分数计，22~24wt%cr、12~14wt%mo、3~5wt%si，其余为ni；增强相用量为镍基合金的20~50wt%。镍包碳化钨粉的质量占比为95~99wt%，所述氧化铈、氧化钇、氧化镧的质量比为2：1：1。
20、在以上参数限定下，方案在不锈钢基体表面设置了单层激光熔覆层，此时限定了镍基合金的成分组成，引入了cr和si，因而以该配方的镍基合金进行激光熔覆，不锈钢的耐蚀性较优异；同时，方案对碳化钨粉进行表面镀镍，形成镍包碳化钨粉，并以镍包碳化钨粉作为主要增强相，其与镍基合金的润湿性和弥散性更高，组织分布更均匀，再配上稀土氧化物作为辅助增强，产品的硬度和耐磨性较为优异。
21、方案其二为：（2）熔覆材料a中，增强相用量为镍基合金的20~30wt%，镍基合金合组分为：以质量分数计，22~24wt%cr、12~14wt%mo、3~5wt%si，其余为ni；熔覆材料b中，增强相用量为增强相用量为镍基合金的20~30wt%，镍基合金合组分为：以质量分数计，22~24wt%cr、12~14wt%mo、3~5wt%si，其余为ni。在以上参数限定下，方案在不锈钢基体表面设置了双层激光熔覆层，双层结构的设计能够进一步提高产品的耐蚀性能。且方案对底层（熔覆材料a）中镍基合金的si、增强相的用量均进行调整，最终制备的产品性能最优。
22、本发明公开了一种高耐蚀硬质不锈钢及其制备工艺，方案设计合理，产品各层结构组分配方调整适宜，制备得到不锈钢具有优异的耐蚀性能，且表面硬度和耐磨性能均满足实际生产需求，可广泛应用至多类领域中。
1.一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，激光熔覆工艺参数为：激光功率为1000~1200w，扫描速度为5~6mm/s，搭接率为40%，光斑直径为3mm，保护气体为氩气，氩气流量为10~12l/min。
3.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中，超声冲击的工艺参数为：路径为s型，冲击频率为20khz，电流为0.2a，冲击时间为100~120s，冲击振幅为15~20μm。
4.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，镍基合金合组分为：以质量分数计，22~24wt%cr、12~14wt%mo、3~5wt%si，其余为ni；增强相用量为镍基合金的20~50wt%。
5.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，增强相中，镍包碳化钨粉的质量占比为95~99wt%，所述氧化铈、氧化钇、氧化镧的质量比为2：1：1。
6.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，进行梯度激光熔覆，具体步骤为：
7.根据权利要求1所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，镍包碳化钨粉的制备步骤为：将氟化铵、氢氟酸和硝酸混合，得到活化液；将碳化钨粉置于活化液中，25~30℃下超声30~40min，沉降，分离后清洗干燥，得到活化粉体；
8.根据权利要求7所述的一种高耐蚀硬质不锈钢的制备工艺，其特征在于：活化液中氟化铵的组分浓度为3~4g/l，氢氟酸的组分浓度为40~45ml/l，硝酸的组分浓度为30~35ml/l；镀镍液各组分用量为：硫酸镍25~30g/l、柠檬酸钠70~80g/l、次亚磷酸钠25~30g/l、硼酸25~26g/l；氢氧化钠调整ph值至10。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的制备工艺制备的一种高耐蚀硬质不锈钢。
