專利名稱：鍍覆不銹鋼的方法及鍍覆后材料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鍍覆不銹鋼表面的方法和相關的鍍覆后材料，并且尤其涉及一種鍍覆高耐磨性不銹鋼的方法及鍍覆后材料。
背景技術(shù)：
處于腐蝕環(huán)境下的鋼質(zhì)產(chǎn)品如汽車部件的表面涂覆有鍍膜(鍍覆金屬層)如鋅、鎳和鉻以減少鋼質(zhì)基底的腐蝕。在輕度腐蝕環(huán)境下，鋼通常被涂覆有提供犧牲腐蝕作用的鋅鍍層等。然而，在嚴酷腐蝕環(huán)境如強酸性氛圍下，僅施加具有犧牲腐蝕作用的鍍層可能不會充分地防止鋼質(zhì)基底的腐蝕的發(fā)展。因此，已采取一種方法，其中在鋼質(zhì)產(chǎn)品中使用高耐腐蝕性的不銹鋼并且還將作為基材的不銹鋼涂覆有高耐腐蝕性金屬的鍍覆金屬層(屏障鍍覆金屬層)。作為這種方法的 示例，日本專利申請公報No. 2004-205059 (JP2004-205059)描述了一種鍍覆不銹鋼基底的方法，在所述方法中，通過無電鍍將含磷鎳膜淀積在鐵素體或奧氏體不銹鋼板的表面上并且隨后通過熱處理使含磷鎳擴散到其內(nèi)部中。根據(jù)該鍍覆方法，盡管含磷鎳膜(鎳鍍層)的鎳通過熱處理而結(jié)晶，但由于鎳鍍層涂覆在不銹鋼的表面上，所以提高了不銹鋼的耐腐蝕性。然而，即使如JP 2004-205059中公開的那樣在不銹鋼的表面上提供諸如鎳鍍層之類的鍍層，該鍍層在它長時間暴露于例如pH值為2-3的強酸性環(huán)境的情況下仍可能腐蝕。如果鍍層的腐蝕進一步發(fā)展，則腐蝕達到不銹鋼基底(基材)的表面。在這一點上，由于不銹鋼是比鍍層的材料賤的金屬，所以當腐蝕進一步發(fā)展時，如圖5所示，不銹鋼進入點狀腐蝕的腐蝕狀態(tài)。當腐蝕從這種狀態(tài)在不銹鋼的厚度方向上進一步發(fā)展時，腐蝕孔穿過不銹鋼的內(nèi)部。結(jié)果，由不銹鋼制成的部件可能喪失其本來的功能。在使用未鍍覆的不銹鋼的情況下，將形成氧化鉻的鈍化膜。這種情況下，不銹鋼也進入類似于圖5的點狀腐蝕的腐蝕狀態(tài)。此外，這種鍍層中輕微形成有被稱為針孔的從鎳等的鍍層表面延伸到內(nèi)部的小孔。諸如酸溶液之類的腐蝕液經(jīng)由針孔浸潤。由此可能如上所述在不銹鋼基底(基材)中發(fā)生點狀腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能防止不銹鋼基底在嚴酷的腐蝕環(huán)境中的點狀腐蝕的鍍覆不鎊鋼基底的方法和相關的鍛覆后材料。本發(fā)明的第一方面涉及一種鍍覆不銹鋼的方法。所述鍍覆方法包括將第一鍍覆金屬層涂覆在不銹鋼上；通過對由所述第一鍍覆金屬層覆蓋的所述不銹鋼施加熱處理來形成所述不銹鋼的元素和所述第一鍍覆金屬層的元素相互擴散的相互擴散層；和將第二鍍覆金屬層涂覆在形成有所述相互擴散層的所述不銹鋼上。
如上所述，首先將第一鍍覆金屬層涂覆在不銹鋼(由不銹鋼制成的部件)上。然后通過使用第一鍍覆金屬層來形成相互擴散層。換言之，對涂覆有第一鍍覆金屬層的不銹鋼施加熱處理，由此第一鍍覆金屬層的元素從與不銹鋼的界面擴散至不銹鋼的內(nèi)部，并且不銹鋼的元素(Fe、Cr、C等等)也從第一鍍覆金屬層的界面擴散至第一鍍覆金屬層的內(nèi)部。在上述方法中，兩種材料的元素在其中相互擴散的層被稱為相互擴散層。接下來將第二鍍覆金屬層涂覆在形成有相互擴散層的不銹鋼上。在以這樣一種方式對不銹鋼施加鍍覆的鍍覆后材料中，形成相互擴散層的金屬是比形成第二鍍覆金屬層的金屬賤的金屬(具有較高電離趨勢的金屬)，并且因而相互擴散層用作犧牲腐蝕層。因此，相互擴散層在腐蝕發(fā)展至由不銹鋼制成的基材前腐蝕。結(jié)果，腐蝕在沿著由不銹鋼制成的基材的表面的方向上發(fā)展，并且因而能夠防止在由不銹鋼制成的基材的厚度方向上的腐蝕、亦即由不銹鋼制成的基材的點狀腐蝕。在此，“鍍覆金屬層”是主材為金屬材料的層。此外，不銹鋼的元素能通過熱處理而擴散到第一鍍覆金屬層中，使得第一鍍覆金 屬層的一部分或全部變成相互擴散層。在更優(yōu)選的實施例中，在上述鍍覆不銹鋼的方法中，不銹鋼的元素能在相互擴散層形成的過程中擴散至第一鍍覆金屬層的表面。換言之，該方法在于不銹鋼的元素遍及第一鍍覆金屬層擴散。根據(jù)上述方法，由于不銹鋼的元素擴散至第一鍍覆金屬層的表面，所以該表面(相互擴散層的表面)中存在鐵。因此，涂覆在該表面上的第二鍍覆金屬層的粘附強度與表面上不具有鐵的鍍覆金屬層相比進一步提聞。通常在涂覆第一鍍覆金屬層之前除去鈍化膜(不銹鋼專有的氧化鉻膜，其通過在大氣中氧化而形成)。在所述鍍覆不銹鋼的方法中，在涂覆第一鍍覆金屬層之前，可通過電鍍來除去形成在不銹鋼表面上的鈍化膜，并且也可將與第一鍍覆金屬層相同類型的鍍覆金屬的鍍覆金屬層涂覆在已除去了鈍化膜的表面上。根據(jù)所述方法，能通過電鍍在相同的鍍浴中除去鈍化膜，并且能涂覆與第一鍍覆金屬層相同類型的鍍覆金屬層(觸擊鍍層)。因此，由于不銹鋼在除去鈍化膜后并未暴露于大氣，所以能在阻礙鈍化膜再次形成的狀態(tài)下形成具有高粘附強度的鍍覆金屬層(觸擊鍍層)。此外，由于形成了相同類型的鍍覆金屬層，所以也能提高第一鍍覆金屬層的粘附強度。在此，“與第一鍍覆金屬層的鍍覆金屬相同類型的鍍覆金屬”是指要作為主材的金屬相同。例如，第一鍍覆金屬層可為鎳基金屬(即鎳或鎳作為主材的化合物)。這種情況下，待鍍覆的鍍覆金屬為鎳基金屬。只要鍍覆金屬在用于形成相互擴散層的熱處理中未熔化并且形成金屬的元素擴散到不銹鋼中，第一鍍覆金屬層的鍍覆金屬層的鍍覆金屬沒有具體限制，而且優(yōu)選是比不銹鋼貴的金屬(具有較低電離趨勢的金屬)。例如，第一鍍覆金屬層的鍍覆金屬的示例是鎳、鉻、錫、鈀、這些金屬的合金等等。第一鍍覆金屬層的鍍覆金屬可以是鎳基金屬。鎳基金屬(鎳和鎳作為主材的化合物)比其他金屬更通用，并且能在不在用于形成相互擴散層的熱處理中熔化的情況下并且進一步在不發(fā)生不銹鋼銳敏化的情況下使鎳擴散到不銹鋼中。此外，不銹鋼沒有具體限制，可以是鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼等。在用于形成相互擴散層的步驟中，只要不銹鋼的元素和第一鍍覆金屬層的元素能相互擴散，熱處理的溫度條件沒有具體限制。
不銹鋼可為奧氏體不銹鋼。在用于形成相互擴散層的步驟中，能通過在800° C至1100° C的范圍內(nèi)的溫度下加熱不銹鋼來施加熱處理。根據(jù)所述方法，能通過使用奧氏體不銹鋼來防止由酸引起的晶粒間腐蝕等，并且也能通過在這樣的熱處理條件下加熱奧氏體不銹鋼來防止不銹鋼的銳敏化。換言之，當熱處理溫度為從600° C至低于800° C時，Cr碳化物淀積在奧氏體晶粒邊界中，并且在晶粒邊界附近形成有Cr耗盡層，從而引起不銹鋼的銳敏化。因此，熱處理后的不銹鋼變得易于發(fā)生晶粒間腐蝕。超過1100° C的熱處理溫度也可能引起類似現(xiàn)象。第二鍍覆金屬層優(yōu)選是比相互擴散層的金屬貴的金屬，例如，表面上形成有強氧化膜的高度耐腐蝕金屬如Ni、Cr、Ti、W或Sn (單一物質(zhì)或合金)或被稱為貴金屬的惰性金屬等如Au、Pd、Ag、Pt或Rh。第二鍍覆金屬層的鍍覆金屬可為含磷鎳，并且在涂覆第二鍍覆金屬層后可在300° C以下加熱不銹鋼?？稍?50° C以上加熱不銹鋼。根據(jù)所述方法，通過鍍覆而獲得的含磷鎳(Ni-P)是高度耐腐蝕的，因為它是非晶質(zhì)的金屬。通過在300° C以下加熱，能減少由于各鍍層和相互擴散層中所形成的針孔而引·起的腐蝕。如果加熱條件的溫度超過300° C，則含磷鎳(Ni-P)的晶化發(fā)展，并且這種晶化可能引起第二鍍覆金屬層的耐腐蝕性下降。加熱溫度的下限可為150° C以上。因此，能更適當?shù)靥峁┥鲜鲂Ч?。在淀積第二鍍層前，可對具有相互擴散層的不銹鋼基底施加蝕刻。因此，能除去鍍層表面上的氧化物等，并且能增強第二鍍覆金屬層在后續(xù)步驟中的粘附。本發(fā)明的第二方面涉及一種不銹鋼被鍍覆的鍍覆后材料。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的鍍覆后材料是不銹鋼被鍍覆并且包括形成在不銹鋼與鍍覆金屬層之間的相互擴散層的鍍覆后材料，所述不銹鋼的元素和所述鍍覆后材料的元素在所述相互擴散層中相互擴散。在上述鍍覆后材料中，由于相互擴散層形成在不銹鋼與鍍覆金屬層之間，所以相互擴散層用作犧牲腐蝕層。因此，由于相互擴散層首先腐蝕，所以腐蝕在沿著由不銹鋼制成的基材的表面的方向上發(fā)展。因而，能夠防止在由不銹鋼制成的基材的厚度方向上的腐蝕，亦即由不銹鋼制成的基材的點狀腐蝕。此外，鍍覆金屬層可由鎳基金屬形成，并且鍍覆金屬層的至少一個表面層上可形成有一層非晶質(zhì)的含磷鎳。在鍍覆后材料中，由于鍍覆后材料的表面層上形成有一層非晶質(zhì)的含磷鎳，所以能夠提高鍍覆后材料的耐腐蝕性。鍍覆后材料的不銹鋼可為奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼的使用允許防止晶粒間腐蝕等，并且因而允許鍛覆后材料的耐腐蝕性的進一步提聞。相互擴散層的厚度可大于不銹鋼的表面粗糙度的最大高度。因此，相互擴散層能均勻地覆蓋不銹鋼的表面。根據(jù)本發(fā)明的方面的鍍覆方法和鍍覆后材料使得能夠防止不銹鋼在嚴酷腐蝕環(huán)境中的點狀腐蝕。


根據(jù)以下參考附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點將變得更加明顯，附圖中使用同樣的標號表示同樣的元件，并且其中圖I是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在不銹鋼基底上鍍覆的方法的各步驟的流程圖；圖2A至2E是圖I所示的步驟中的不銹鋼基底的截面示意圖,其中圖2A是示出了觸擊鍍覆步驟的視圖，圖2B是第一鍍覆步驟后的不銹鋼的截面圖，圖2C是第一熱處理后的不銹鋼的截面圖，圖2D是第二鍍覆步驟后的截面圖，并且圖2E是第二熱處理后的截面圖；圖3A和3B是根據(jù)示例I的鍍覆后材料在耐腐蝕試驗后的截面圖，其中圖3A是腐蝕孔附近的截面照片，并且圖3B是圖3A的放大照片；圖4是示出了在腐蝕試驗后本發(fā)明的示例和比較例中的不銹鋼的最大腐蝕深度的表格；和圖5是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)鍍覆不銹鋼基底的鍍覆后材料的腐蝕狀態(tài)的視圖。
具體實施方式

下文將參照附圖基于實施例描述本發(fā)明。圖I是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的在不銹鋼基底上鍍覆的方法的各步驟的流程圖。圖2A至2E是圖I所示的步驟中的不銹鋼基底的截面示意圖。圖2A是示出了觸擊鍍覆步驟的視圖。圖2B是第一鍍覆步驟后的不銹鋼基底的截面圖。圖2C是第一熱處理后的不銹鋼基底的截面圖。圖2D是第二鍍覆步驟后的截面圖。圖2E是第二熱處理后的截面圖。下文將使用圖2A-2E中的不銹鋼基底的相應截面圖來描述圖I中的步驟。首先進行不銹鋼基底的成形步驟S11。具體地，作為待鍍覆的不銹鋼，準備由奧氏體不鎊鋼(例如，JIS (Japanese Industrial Standards,日本工業(yè)標準)SUS304、SUS316或其他)制成的原材料，并且該不銹鋼基底可通過沖壓成型等而成形為期望的產(chǎn)品形狀。接下來進行作為化學鍍的觸擊鍍覆步驟S12。具體地，可將不銹鋼基底浸潰到容納其中溶解有鎳的強酸溶液(例如鹽酸)的鎳鍍浴中。通過電鍍向其施加規(guī)定電流值的電流達規(guī)定的時長，由此除去不銹鋼基底表面上的鈍化膜(氧化膜)。如圖2A所示，同時將電解鎳觸擊鍍層21淀積在不銹鋼基底20的表面上。隨后，用水沖洗不銹鋼基底并使其干燥。在現(xiàn)有技術(shù)中用于除去不銹鋼基底的鈍化膜的處理中，當在除去處理后從處理浴(酸洗浴)取出不銹鋼基底時，鈍化膜由于與大氣中的氧接觸而開始自行修復。然而，在以上步驟中，由于電解鎳觸擊鍍層在自行修復開始前形成，所以能防止鈍化膜的再生。因此，能提高鍍層在不銹鋼基底表面上的粘附強度。希望向奧氏體不銹鋼之中包含Mo等并因此易于形成更強的鈍化膜的不銹鋼(例如，SUS316)等施加這種處理。此外，在其他不銹鋼(例如，SUS304和其他)的情形中，在不銹鋼基底的表面上的鈍化膜(氧化膜)的除去只能通過將不銹鋼基底浸潰在諸如鹽酸或硫酸之類的強酸溶液中來進行。接下來進行第一鍍覆步驟S13。在該步驟中，進行作為化學鍍的無電鎳-硼(Ni-B)鍍覆。具體地，將不銹鋼基底浸潰到包含硫酸鎳、DMBA、有機酸和其他添加劑的鍍液中，并且如圖2B所示，在電解鎳觸擊鍍層21的表面上涂覆鎳-硼鍍層(第一鍍覆金屬層)22。此外，在該步驟中，可在將不銹鋼基底浸潰到鍍液中的同時對不銹鋼基底施加振動。這允許防止由于第一鍍覆金屬層22的形成期間該層中產(chǎn)生的氫氣而形成針孔。接下來進行第一熱處理步驟S14。具體地，用水沖洗鍍覆有由含硼的鎳合金制成的鎳-硼鍍層(第一鍍覆金屬層)的不銹鋼基底并使其干燥。隨后，在真空氛圍、800-1100° C的溫度、數(shù)小時的加熱條件(例如，1080° C、6小時的加熱條件)下對不銹鋼基底施加熱處理。因此，如圖2B所示，電解鎳觸擊鍍層21和第一鍍覆金屬層22的鎳從不銹鋼基底的界面擴散到其內(nèi)部中，并且不銹鋼基底20的Fe、Cr、C和其他元素從電解鎳觸擊鍍層21和第一鍍覆金屬層22的界面擴散到其內(nèi)部中。結(jié)果，如圖2C所示，不銹鋼基底20與第一鍍覆金屬層22之間形成有不銹鋼基底20的元素和第一鍍覆金屬層22的元素相互擴散的相互擴散層。在這一點上，相互擴散層23優(yōu)選形成為使得相互擴散層23的層厚至少超過不銹鋼基底20的表面粗糙度的最大高度。因此，相互擴散層23能均勻地覆蓋不銹鋼基底20的表面。
在該步驟中，盡管施加熱處理使得第一鍍覆金屬層22的一部分保持在表面層上，但不銹鋼的元素可遍及第一鍍覆金屬層22的內(nèi)部擴散。這不僅允許通過相互擴散層均勻覆蓋不銹鋼基底20的表面，而且允許不銹鋼的元素(Fe)擴散至第一鍍覆金屬層22的表面。結(jié)果，與不存在鐵的圖2C所示的表面相比，能提高涂覆在存在鐵的表面上的第二鍍覆金屬層的粘附強度。接下來進行蝕刻步驟S15。具體地，順次用水沖洗形成有相互擴散層的不銹鋼基底、將其浸潰到鹽酸溶液中、用水沖洗并且使其干燥。因此，能除去鍍層表面上的氧化物等，并且能增強第二鍍覆金屬層在后續(xù)步驟中的粘附。接下來進行第二鍍覆步驟S16。在該步驟中，進行作為化學鍍的無電鎳-磷(Ni-P)鍍覆。具體地，將不銹鋼基底浸潰到含有硫酸鎳、次磷酸鈉、有機酸和其他添加劑的鍍液中，并且如圖2D所示將由非晶質(zhì)的含磷鎳(Ni-P)制成的鎳-磷鍍層(第二鍍覆金屬層)25在第一鍍覆金屬層22的表面上涂覆至數(shù)十μ m的厚度。在該步驟中，也可在將不銹鋼基底浸潰到鍍液中的同時對不銹鋼基底施加振動。最后進行第二熱處理步驟S17。在該步驟中，用水沖洗第二鍍覆后的不銹鋼基底并使其干燥，并且隨后在300° C以下的溫度、數(shù)小時的加熱條件(例如，280° C、1小時的條件)下對不銹鋼基底施加第二熱處理。因此，如圖2E所示，能在防止非晶質(zhì)的含磷鎳的結(jié)晶并且保持其非晶質(zhì)狀態(tài)的情況下形成其中擴散有第二鍍覆金屬層25的鎳和磷的擴散層27。此外，這允許減少由于鍍層22、25、相互擴散層23和擴散層27各者中形成的針孔而引起的腐蝕。上述一系列步驟允許獲得具有相互擴散層23的鍍覆后材料2，在所述相互擴散層中，如圖2E所示，不銹鋼的Fe、Cr和C以及第一鍍覆金屬層(鎳-硼鍍層)22的鎳在奧氏體不銹鋼基底20與第二鍍覆金屬層(鎳-磷鍍層)25之間相互擴散。在對不銹鋼基底20施加鍍覆并在以上步驟中獲得的鍍覆后材料2中，包含形成相互擴散層23的Fe、Cr和Ni的合金金屬是比第二鍍覆金屬層26的鎳賤的金屬(具有更高電離趨勢的金屬)，并且因而相互擴散層23用作犧牲腐蝕層。因此，相互擴散層23在腐蝕發(fā)展至不銹鋼基底20前首先腐蝕。結(jié)果，由于腐蝕在沿著不銹鋼基底20的表面的方向上發(fā)展，所以能防止在不銹鋼基底20的厚度方向上的腐蝕，也就是不銹鋼基底20的點狀腐蝕。下文將使用以下示例描述本發(fā)明。本發(fā)明并不限于以下示例。(示例I)對不銹鋼施加鍍覆的鍍覆后材料(試驗樣品)是如下文所述制作的。
[鈍化膜除去步驟]作為待鍍覆的不銹鋼，準備40mmX40mmX厚O.8mm的奧氏體不銹鋼(JIS :SUS304)。接下來，作為預處理，用水沖洗不銹鋼基底，將其浸潰到210g/L的濃度的45° C鹽酸溶液中3分鐘，隨后用水沖洗，并且再浸潰到210g/L的濃度的60° C硫酸溶液中I分鐘。由此除去不銹鋼基底的表面上的鈍化膜。[第一鍍覆步驟]接下來，進行作為第一鍍覆步驟的無電Ni-B鍍覆。具體地，將由25g/L的硫酸鎳、數(shù)g/L的DMBA、10g/L的有機酸和其他添加劑制成的Ni-B鍍液(Okuno化工有限公司Top Chem Alloy 66-LF)調(diào)節(jié)為5. 5-6. 5g/L的Ni濃度、6· 0-6. 5的pH值、64° C的溫度，并且在該溶液中，在對不銹鋼基底施加振動的情況下將無電Ni-B鍍層(第一鍍覆金屬層)涂覆在不銹鋼基底的表面上，直到層厚達到3 μ m。然后用水和熱水沖洗不銹鋼基底并使其干燥。[第一熱處理步驟]接下來，將不銹鋼基底放入加熱爐中并在真空氛圍、1080°C下進行熱處理6小時。由此使鎳擴散到不銹鋼中，從而在電解Ni-B鍍層中形成其中至少擴散有鐵和鉻的相互擴散層。通過對經(jīng)以下系列步驟獲得的試驗樣品進行EDX分析而確認形 成了 15 μ m相互擴散層。[蝕刻步驟]接下來，作為預處理，用水沖洗不銹鋼基底，將其浸潰到210g/L的濃度的45° C鹽酸溶液中3分鐘，隨后用水沖洗，并且進一步浸潰到210g/L的濃度的60° C硫酸溶液中I分鐘。由此除去鍍層(相互擴散層)的表面上的氧化物。[第二鍍覆步驟]接下來，進行作為第二鍍覆步驟的無電Ni-B鍍覆。具體地，將由25g/L的硫酸鎳、15g/L的次磷酸鈉、10g/L的有機酸和其他添加劑制成的無電Ni-P鍍液(Okuno化工有限公司Top Nicoron NAC)調(diào)節(jié)為5. 2-6. 8g/L的鎳濃度、4. 4-4. 8的pH值、84° C的溫度，并且在該溶液中，在對不銹鋼基底施加振動的情況下將無電Ni-P鍍層(第二鍍覆金屬層)涂覆在鍍層(相互擴散層)上，直到層厚到達30 μ m。隨后，用水和熱水沖洗不鎊鋼基底。[第二熱處理步驟]將已涂覆有無電Ni-P鍍層的不銹鋼基底在280°C的溫度條件下加熱I小時。通過以上系列步驟獲得根據(jù)示例I的鍍覆后材料的試驗樣品。(示例2)以類似于上述示例的方式制作鍍覆后材料。該鍍覆后材料與示例I的不同之處在于使用還包含Mo的奧氏體不銹鋼(JIS :SUS316)作為不銹鋼基底并且進行觸擊鍍覆步驟代替鈍化膜除去步驟。具體地，將不銹鋼浸潰到60g/L的Ni濃度和35g/L的鹽酸濃度的溶液中并通過在室溫下施加I. 5A/dm2的電流5分鐘來進行鈍化膜的除去。用電解觸擊鍍層將已除去了鈍化膜的不銹鋼基底的表面涂覆至O. 3 μ m的厚度。(比較例I)準備與示例I相同的不銹鋼(JISSUS304)并將其用作試驗樣品。換言之，在比較例I中，未對不銹鋼基底施加鍍覆。(比較例2)準備與示例2相同的不銹鋼(JISSUS316)并將其用作試驗樣品。換言之，在比較例2中，未對不銹鋼基底施加鍍覆。(比較例3)準備與示例I相同的不銹鋼。在該不銹鋼基底上的鍍覆中，僅進行示例I的鈍化膜除去步驟、第二鍍覆步驟和第二熱處理。換言之，比較例3與示例I的不同之處在于未進行第一鍍覆和第一熱處理(未形成相互擴散層)。<耐腐蝕試驗1>準備作為鹽酸和硫酸溶液的混合物的pH值為2的腐蝕試驗液。將示例1、2和比較例1-3的各試驗樣品浸潰到加溫至90° C的溶液中6小時。然后取出這些試驗樣品，冷卻I小時，并且在濕潤狀態(tài)下放置在大氣中17小時。使用SEM觀察各試驗樣品的表面的腐蝕狀態(tài)。圖3A和3B是根據(jù)示例I的鍍覆后材料在耐腐蝕試驗后的截面圖。圖3A是腐蝕孔附近的截面照片。圖3B是圖3A的放大照片。<耐腐蝕試驗2>準備作為鹽酸和硫酸溶液的混合物的pH值為3. 5和7. O的腐蝕試驗液。將示例I、比較例I和2的各試驗樣品浸潰到加溫至90° C的溶液中6小時。然后取出這些試驗樣品，冷卻I小時，并且在濕潤狀態(tài)下放置在大氣中17小時。將這些步驟設定為I個循環(huán)，連續(xù)8個循環(huán)(8天)執(zhí)行試驗。隨后，測量試驗后不銹鋼(基材)中的最大腐蝕深度。圖4示出了結(jié)果。最大腐蝕深度是示例I中從相互擴散層與不銹鋼基材之間的界面的腐蝕深度的最大值以及比較例I和2中從鈍化膜與不銹鋼基材之間的界面的腐蝕深度的最大值?！唇Y(jié)果1>如圖3A和3B所示，在示例I的試驗樣品中，盡管發(fā)現(xiàn)了相互擴散層的腐蝕，但在不銹鋼(基材)中發(fā)現(xiàn)的腐蝕小。進行EPMA分析以便確認該結(jié)果，并且獲得類似結(jié)果。在示例2的試驗樣品上獲得類似結(jié)果。然而，在比較例1-3中，在不銹鋼基材中發(fā)現(xiàn)了 點狀腐蝕。<結(jié)果2>如圖4所示，在使用腐蝕試驗液(pH值為3. 5)測試的示例I的試驗樣品中，盡管發(fā)現(xiàn)了相互擴散層的腐蝕，但不銹鋼(基材)中發(fā)現(xiàn)的腐蝕小。在使用腐蝕溶液(pH值為7)進行的試驗中，甚至未發(fā)現(xiàn)鍍層的腐蝕，并且未發(fā)生銹蝕。另一方面，在比較例I和2的試驗樣品中，在不銹鋼基材中觀察到點狀腐蝕。各試驗樣品對于腐蝕試驗液(pH值為
3.5)具有70 μ m以上的最大腐蝕深度，并且對于腐蝕試驗液(pH值為7. O)具有40 μ m以上的最大腐蝕深度?；诮Y(jié)果I和2，認為由于在示例I的試驗樣品中含有形成相互擴散層的Fe、Ci^PNi的合金金屬是比第二鍍覆金屬層中的鎳賤的金屬(具有更高電離趨勢的金屬)，所以相互擴散層用作犧牲腐蝕層，并且因而相互擴散層在腐蝕發(fā)展至不銹鋼(基材)前首先腐蝕。結(jié)果，認為腐蝕在沿著不銹鋼的表面的方向上發(fā)展，因而防止了不銹鋼中的點狀腐蝕。在該實施例中，通過無電鍍覆進行第一和第二鍍覆步驟。無電鍍覆在不銹鋼具有復雜形狀的情況下對于均勻地涂覆鍍層是有效的。然而，在不銹鋼具有簡單形狀(板形等)的情況下可使用電鍍。此外，在該實施例中，通過濕鍍來進行所有鍍覆。然而，如果鍍覆能實現(xiàn)相互擴散層的形成、鍍層的耐腐蝕性的獲得和不銹鋼的晶粒間腐蝕的防止，則至少一部分鍍覆可通過干式處理鍍覆等如熱浸潰涂覆、噴鍍或蒸鍍來進行。雖然已參照本發(fā)明的示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明并不限于所述的實施例或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種修改和等同布置結(jié)構(gòu)。此外，雖然在各種示例性組合和構(gòu)造中示出了所公開的發(fā)明的各種要素，但包括更多、更少或僅單個要素的其他組合和構(gòu)造也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鍍覆不銹鋼的方法，包括 將第一鍍覆金屬層淀積在不銹鋼基底上； 通過對由所述第一鍍覆金屬層覆蓋的所述不銹鋼基底施加熱處理來形成相互擴散層，所述不銹鋼基底的元素和所述第一鍍覆金屬層的元素在所述相互擴散層中相互擴散；以及將第二鍍覆金屬層淀積在形成有所述相互擴散層的所述不銹鋼基底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其中，所述不銹鋼基底的元素在所述相互擴散層的形成期間經(jīng)整個所述第一鍍覆金屬層擴散。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，還包括 在淀積所述第一鍍覆金屬層之前，通過電鍍來除去形成在所述不銹鋼基底的表面上的鈍化膜，并淀積與所述第一鍍覆金屬層相同類型的鍍覆金屬的鍍覆金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的方法， 其中，所述第一鍍覆金屬層的鍍覆金屬由鎳基金屬形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法， 其中，所述不銹鋼基底由奧氏體不銹鋼形成，并且在所述相互擴散層的形成過程中通過以在800° C至1100° C的范圍內(nèi)的溫度加熱所述不銹鋼基底來施加所述熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法， 其中，所述第二鍍覆金屬層由含磷鎳形成，并且在所述第二鍍覆金屬層的淀積之后以300° C以下的溫度加熱所述不銹鋼基底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其中，以150° C以上的溫度加熱所述不銹鋼基底。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，還包括 在淀積所述第二鍍層之前，蝕刻具有所述相互擴散層的所述不銹鋼基底。
9.一種作為覆蓋有鍍覆金屬層的不銹鋼基底的鍍覆后材料，所述鍍覆后材料包括 形成在所述不銹鋼基底與所述鍍覆金屬層之間的相互擴散層，所述不銹鋼基底的元素和所述鍍覆金屬層的元素在所述相互擴散層中相互擴散。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鍍覆后材料， 其中，所述鍍覆金屬層由鎳基金屬形成，并且所述鍍覆金屬層的至少一個表面層上形成有一層非晶質(zhì)的含磷鎳。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的鍍覆后材料， 其中，所述不銹鋼基底由奧氏體不銹鋼形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的鍍覆后材料， 其中，所述相互擴散層的厚度大于所述不銹鋼基底的表面粗糙度的最大高度。
全文摘要
鍍覆不銹鋼基底的方法包括將第一鍍覆金屬層淀積在不銹鋼基底上(S13)；通過對由第一鍍覆金屬層覆蓋的不銹鋼基底施加熱處理來形成不銹鋼基底的元素和第一鍍覆金屬層的元素相互擴散的相互擴散層(S14)；和在覆蓋有相互擴散層的不銹鋼基底的表面上涂覆第二鍍覆金屬層(S16)。
文檔編號C25D5/14GK102906311SQ201180024965
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者別所毅 申請人:豐田自動車株式會社