本发明涉及金属表面处理，更具体的说涉及一种提高304含铜抗菌不锈钢耐腐蚀性能的表面处理方法。
背景技术：
1、在生活及工程领域，304不锈钢都是应用较为广泛的金属材料，具有高强度、易加工、耐腐蚀等综合性能较佳的优点。但是在海洋及南方较为潮湿的环境中容易遭受微生物腐蚀，所以许多研究者在304不锈钢中加入广谱抗菌元素铜，开发出了304含铜（304-cu）抗菌不锈钢材料，用于杀灭不锈钢材料在不同应用场景中遭遇的细菌及微生物侵蚀。但是添加铜元素后由于大尺寸富铜相的弥散析出，304-cu不锈钢的力学及耐腐蚀性能会急剧下降。
技术实现思路
1、本发明为解决上述技术问题之一，提供了一种提高304含铜抗菌不锈钢耐腐蚀性能的表面处理方法，克服现有30含铜抗菌不锈钢晶粒尺寸粗大、组织成分不均匀、弥散析出相团聚、耐腐蚀性能较差的问题。通过在商用304含铜不锈钢表面进行喷砂及静摩擦处理的方法，减小不锈钢表面晶粒尺寸，提高不锈钢的组织均匀性及其在易腐蚀环境中的使用寿命，此表面处理方法工艺简单，高效无污染，材料的耐腐蚀性能提升明显。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种提高304含铜抗菌不锈钢耐腐蚀性能的表面处理方法，包括如下步骤：
4、步骤1，将待处理的304含铜抗菌不锈钢板材表面进行磨光、清洗、干燥处理；
5、步骤2，对板材表面进行喷砂处理，喷砂完毕进行震动清洗；
6、步骤3，在板材表面进行高速静摩擦处理；
7、步骤4，去除不锈钢板材表面静摩擦影响区域的顶层氧化皮，轻打磨抛光；
8、步骤5，对表面处理后的304含铜抗菌不锈钢板材进行最终的表面清洁、干燥处理。
9、上述技术方案利用表面喷砂及静摩擦加工的方法，实现304-cu抗菌不锈钢表面元素的不定向物理迁移，在不改变材料化学成分的前提下，使得304-cu不锈钢的组织均匀化及晶粒超细化，显著提高商用304-cu抗菌不锈钢的耐腐蚀性能。本发明提出的表面处理方法主要分为两步：第一，通过一定程度的喷砂处理，清洁不锈钢表面，提高不锈钢表面的粗糙度，增加静摩擦过程中搅拌头与不锈钢之间的摩擦力；第二，通过高强度刀具，对304-cu不锈钢表面进行静摩擦处理，细化304-cu不锈钢晶粒及弥散析出相的尺寸，改善不锈钢的耐腐蚀性能。本发明涉及的304-cu不锈钢表面处理方法具有以下主要优点：（1）表面处理过程为不锈钢自身表面组织结构重塑过程，不存在涂层脱落及环境污染问题；（2）喷砂及静摩擦的处理工艺高度可控，可根据不同应用环境，自由调整材料表面变形层厚度，简单经济；（3）通过喷砂及静摩擦处理的304-cu抗菌不锈钢，相比长时间的均匀化退火处理，表面组织更为均匀，晶粒更为细小，耐腐蚀性能更为优异。（4）喷砂及静摩擦处理对基材的要求不高，可实现全系列不锈钢的表面优化处理，适用于各种应用场景。
10、优选地，步骤1中板材由不锈钢基材通过低速走丝线切割而成，通过机床磨光处理后，板材加工表面的粗糙度控制在ra0.3以内。缩短后续大尺寸板材在机床上的磨光时间，节约能源。
11、优选地，步骤1中板材进行磨光后，还可以进行清洗，干燥处理。
12、优选地，步骤2中喷砂处理的磨料为粒度50~200目的al2o3颗粒，喷砂压力0.2~0.5mpa，喷砂的喷射为90°，喷嘴距离板材表面的距离为2~5cm，喷砂时间为5~20min。al2o3颗粒硬度较高，粒度较小则喷砂效果较差，粒度过大可能会造成板材表面萌生微小的裂纹，因此粒度需控制在50~200目，喷砂压力控制在0.2~0.5mpa压力范围在板材表面可以形成有利的压应力和均匀的粗糙度；喷砂的喷射角度为垂直角度90°，以避免板材表面变形或者形成织构组织；喷嘴距离板材表面的距离为2~5cm，此距离范围可以使磨料获得较高效率的动能，喷砂时间不宜过长或过短，控制在5~20min最佳。
13、优选地，步骤3中使用高强度、耐高温碳化钨棒材作为增材刀具对板材表面进行高速静摩擦处理，棒材转速为300~500rpm，碳化钨棒棒材直径为10~15mm。棒材转速依据搅拌棒摩擦过程中，板材表面的升温状况及流动能力设定，本发明设置为300~500rpm；碳化钨棒棒材的选择，要避免过细的棒材造成效率低下，也要避免过粗的棒材造成机床启动困难，直径控制在10~15mm较为合适。
14、优选地，棒材的最终压入深度为0.15~1.00 mm，下压速度0.03-0.05 mm/min，静摩擦时间为5~20min。由于本发明设计的表面处理方法不存在涂层脱落的问题，因此控制棒材的压入深度不必过深，可以节约能源提升效率。另外，棒材的下压速度和摩擦时间，会严重影响表面层的组织结构和均匀化水平，静摩擦时间过短会造成材料元素成分流动不均匀，时间过长可能会在材料表面形成孔洞。
15、优选地，步骤4中去除不锈钢板材表面氧化皮的方式为浅打磨及微抛光，以保证表面处理层的留存。
16、优选地，步骤五中清洁方式为超声波清洗，干燥方式为真空干燥箱鼓风干燥及封装。
17、本发明提供的技术方案具有如下有益效果。
18、本发明提供的一种提高304含铜抗菌不锈钢耐腐蚀性能的表面处理方法，通过简单的喷砂及静摩擦两步表面处理，可以在常用的304-cu抗菌不锈钢表面制备出厚度可控细晶、均匀区，解决商用304-cu抗菌不锈钢耐腐蚀性能较差的问题。喷砂前处理可以清洁不锈钢冶金表面，提高不锈钢基材与搅拌棒之间的摩擦力。静摩擦的方法可以通过物理迁移的方法，促进304-cu不锈钢表面的元素均匀化，避免材料长时间的高温均匀化退火，缩减时间成本，显著提高304-cu不锈钢的耐腐蚀性能。
1.一种提高304含铜抗菌不锈钢耐腐蚀性能的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤1中板材由不锈钢基材通过低速走丝线切割而成，通过机床磨光处理后，板材加工表面的粗糙度控制在ra0.3以内。
3.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤1中板材进行磨光后，还可以进行清洗，干燥处理。
4.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤2中喷砂处理的磨料为粒度50~200目的al2o3颗粒，喷砂压力0.2~0.5mpa，喷砂的喷射为90°，喷嘴距离板材表面的距离为2~5cm，喷砂时间为5~20min。
5.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤3中使用高强度、耐高温碳化钨棒材作为增材刀具对板材表面进行高速静摩擦处理，棒材转速为300~500rpm，碳化钨棒棒材直径为10~15mm。
6.根据权利要求5所述的一种表面处理方法，其特征在于，棒材的最终压入深度为0.15~1.00mm，下压速度0.03-0.05 mm/min，静摩擦时间为5~20min。
7.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤4中去除不锈钢板材表面氧化皮的方式为浅打磨及微抛光。
8.根据权利要求1所述的一种表面处理方法，其特征在于，步骤五中清洁方式为超声波清洗，干燥方式为真空干燥箱鼓风干燥及封装。
