304不锈钢卫生管经常会因为不耐磨、摩擦系数大等因素发生咬合或粘滞现象。Cu是典型的fcc结构金属,其合金具有导热性和韧性好、摩擦系数低、摩擦相容性好等突出优点。在不锈钢表面制备含Cu改性层可以提高304卫生级不锈钢管的摩擦学性能。
304奥氏体不锈钢的磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损。但是摩擦不是材料的固有特性,而是摩擦副的一种系统响应。不锈钢管厂将它与GCr15钢球组成配副时,不锈钢表面的磨损以粘着磨损为主,而与Al2O3陶瓷球组成配副时,不锈钢表面的磨损则以磨粒磨损为主。渗Cu后与GCr15钢球对摩时,不锈钢表面改性层中的Cu同钢球中的Fe、Cr互溶性差,表面高含量的Cu可以阻止金属间发生冷焊。同时,由于Cu较软,容易发生塑性变形,因此在摩擦过程中可以起到固体润滑的作用。此外,Cu的导热性好,可降低摩擦表面温度,使粘着倾向进一步减缓。
304精密不锈钢管经等离子表面渗Cu处理后可形成均匀、连续的渗C改性层。渗Cu处理的奥氏体不锈钢与GCr15钢球组成配副时,可以有效降低不锈钢的粘着磨损,明显提高基体的摩擦学性能。而与Al2O3陶瓷球组成配副时,渗Cu不锈钢的磨粒磨损反而加剧,稳定时的摩擦系数与比磨损率都比基材略高。