纯铁表面三价镀铬/渗氮复合处理制备CrN/Cr_2N涂层

采用预三价镀铬再穿透气体渗氮的方法,在纯铁表面制备CrN/Cr_2N涂层。研究不同镀铬层厚度、渗氮温度和时间所形成涂层的微观结构和相组成变化规律。随渗氮温度从540℃提高到700℃,镀铬层相结构变化为:Cr→CrN/Cr_2N(具有超点阵结构的Cr_2N)→CrN/Cr_2N。在同一温度(640℃)渗氮,随时间延长,Cr→CrN/Cr_2N,形成大量具有超点阵结构的Cr_2N相。SEM/EPMA测试结果表明,采用该复合处理制备的氮化铬层与基体间可形成互扩散的冶金结合,实现氮化铬层与基体间在组织结构上的平缓过渡,有利于提高涂层性能。

层厚比对磁控溅射Cr/CrN多层涂层组织和性能的影响

在超高真空磁控溅射仪上,制备了一系列具有相同调制周期不同层厚比的Cr/CrN涂层。用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,通过扫描电镜观察了涂层形貌,采用显微硬度计测试了涂层硬度,在划痕仪上确定涂层和基体间的结合力,并利用磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能。结果表明:调制周期为400nm时,当层厚比由2.0减小到0.2,Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成,涂层择优取向为CrN(200),且涂层变得愈加致密,硬度从1550HV增大到2300HV,磨损率从2.4×10-8 mm3·N-1·m-1减小为0.6×10-8 mm3·N-1·m-1,涂层和基体结合性能优良。

耐腐蚀涂层Cr2N在质子交换膜燃料电池中的应用性能研究

采用固体粉末包埋工艺在316L不锈钢双极板上沉积Cr2N涂层,通过动电位和恒电位极化测试研究了Cr2N涂层的耐腐蚀性,并测量了界面接触电阻(ICR)和接触角。结果表明,与316L不锈钢相比,在1100℃下沉积的Cr2N涂层表现出较好的物相形貌、耐腐蚀性和较低的ICR值;Cr2N涂层的腐蚀电流密度在0.84 V(vs.SHE)下约5.01×10^-8 A/cm^2,比316L不锈钢低了三个数量级;Cr2N涂层的ICR值在150 N/cm^2时为8.7 mΩ·cm2,约为316L不锈钢的1/8;Cr2N涂层致密、平滑、连续,其阻抗和相位角在电解质溶液中变化较小,能够阻止SO4^2-、F-向基底渗透,起到有效的防腐作用。此外,Cr2N涂层还可以改善双极板的疏水性,在沉积Cr2N涂层后,不锈钢双极板的接触角从79.7°提升到105.7°。Cr2N涂层是用于质子交换膜燃料电池的316L不锈钢双极板的理想保护层。

金属Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层的性能影响

目的研究金属Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层结构和性能的影响,为多层硬质涂层在海洋等腐蚀性介质中的应用提供理论基础。方法采用多弧离子镀技术制备一系列不同金属Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层,采用XRD、SEM、纳米压痕及划痕仪测试了多层涂层的结构、微观形貌和机械性能。采用电化学工作站评价了Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下的电化学行为,并采用摩擦实验机测试了涂层在海水环境下的摩擦学性能。结果 Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层的结构产生了一定的影响。不同Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层在海水环境下的磨损率差别不大,均约为1.2×10-6 mm^3/(N·m),具有良好的耐磨损性能。Cr层厚度约为21 nm的Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下具有较高的阻抗值,呈现出较高的耐腐蚀性能。结论一定厚度的金属层(如Cr层厚度约为21 nm)和界面是多层涂层呈现较高耐腐蚀性能的关键。Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下良好的耐腐蚀和耐磨损性能,使其可应用于海洋等腐蚀性介质中,并发挥良好的表面防护作用。

5Cr15马氏体不锈钢表面包埋渗沉积Cr_(2)N涂层及其耐腐蚀性

采用包埋渗法在5Cr15马氏体不锈钢表面沉积Cr_(2)N涂层,利用SEM、EDS、XRD等对涂层的微观结构、物相组成进行表征,借助电化学工作站及腐蚀试验研究了涂层的耐腐蚀性能。结果表明,采用包埋渗法在1100℃保温4 h后,5Cr15马氏体不锈钢表面可生成致密的Cr_(2)N涂层及其下方的富Cr扩散层,表面沉积Cr_(2)N涂层后钢样耐腐蚀性能明显提高。

Structure and mechanical properties of thick Cr/Cr_2N/CrN multilayer coating deposited by multi-arc ion plating

A Cr/Cr2N/CrN multilayer coating with a thickness of 24.4 μm was deposited by multi-arc ion plating. The coating was systematically characterized by field emission scanning electron microscopy(FESEM), X-ray photoelectron spectrometry(XPS), energy dispersive spectroscopy(EDS), X-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy(TEM). Hardness and adhesion were tested by nanoindentation and scratch tester, respectively. The friction properties were investigated by a reciprocating UMT-3MT ball-on-disk tribometer in air and seawater. The results showed that the multilayer coating consisted of three different layers, with Cr,Cr2N and CrN phases, respectively. Compared with CrN single layer coating, the adhesion of the multilayer coating was improved significantly, the hardness of the multilayer coating was(21±2) GPa. The corrosion resistance of the multilayer coating was also improved in artificial seawater. The friction coefficient of multilayer coating was lower than that of CrN single layer coating both in air and seawater.

反应磁控溅射沉积工艺对Cr-N涂层微观结构的影响

研究在不同工艺条件下用直流反应磁控溅射技术在T10衬底上制备Cr-N涂层,并采用光电子能谱仪和XRD依次分析Cr-N涂层的表面结构和工艺参数对Cr-N涂层成分及相组成的影响。结果表明,Cr-N涂层在存放一段时间后表面产生复杂的Cr2O3相以及Cr(O,N)x相;常温下随着N2含量的增加,涂层相结构逐渐由Cr转变为化学比的CrN相。当N2含量为33.3%时,Cr-N涂层的相成分主要为Cr2N+CrN。并发现衬底偏压直接影响Cr-N系涂层的晶态及取向特征,当偏压增加到-130 V时,Cr-N涂层中β-Cr2N相结构逐渐转变为(110)和(300)取向结构。

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO_2-ZrO_2-Al_2O_3-Cr_2O_3涂层的研究

用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了SiO2-ZrO2-A12O3-Cr2O3涂层,并用XRD、SEM等手段对其相结构、界面形貌进行了表征,且完成了900℃高温下的抗氧化性实验及FeCl3腐蚀实验。结果表明:预涂A12O3-Cr2O3过渡层可使基体与涂层结合较好;涂有薄膜的不锈钢抗氧化性、耐腐蚀性均有显著提高。

45~#钢Cr-N包埋共渗涂层的组织特征及形成机理

目的研究在45~#钢表面包埋共渗沉积Cr_2N涂层提高其耐蚀性的可行性。方法采用包渗法,对在1100℃下保温不同时间,得到不同时期的氮铬共渗涂层。利用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪研究氮铬共渗层的微观组织及其生长机制,利用极化曲线评估涂层耐蚀性能。结果 45~#钢氮铬包埋共渗在保温4 h时可获得最佳涂层,涂层组织为Cr_2N层(约15μm)、Cr的沉积层(约10μm)、Cr的扩散层(约15μm)。Cr_2N层呈现强烈的(002)晶面择优取向;Cr沉积层为Fe-Cr合金及铬的碳化物相(Cr_7C_3,Cr_3C_2)。在模拟燃料电池腐蚀液中,45~#钢、45涂层样品、304不锈钢自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-0.521 V和230.63μA·cm^(-2),-0.448 V和10.89μA·cm^(-2),-0.299 V和5.26μA·cm^(-2)。当腐蚀电位高于0.3 V时,涂层样品会二次钝化,腐蚀电流低至1.43μA·cm^(-2)。结论沉积Cr_2N的45~#钢样品相对原样其耐蚀性有很大提高,并且当腐蚀电位达到0.3 V以上时,其耐蚀性能优于304不锈钢。

马氏体不锈钢Cr-N包埋共渗涂层的耐腐蚀性以及应用

目的研究在440A马氏体不锈钢表面沉积Cr2N涂层,以提高其耐腐蚀性的可行性。方法采用包埋法并在1100℃下保温4 h后炉冷,得到表面涂覆Cr2N涂层的马氏体不锈钢。利用SEM、EDS、XRD研究氮铬共渗层的微观组织,利用极化曲线初步评估涂层的耐腐蚀性,分别在室温和60℃下的0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F^–腐蚀液中进行全浸泡水浴腐蚀实验,进一步评估涂层的耐腐蚀性。结果在30Cr2N-2NH4Cl-68Al2O3渗剂中经1100℃保温4 h后,可在不锈钢表面形成致密的Cr2N涂层,涂层组织为Cr2N层(约17μm)和富Cr沉积层(约19μm)。表面Cr2N涂层光滑且致密,无裂纹和针孔等缺陷。在模拟PEMFC酸性环境的腐蚀液中(0.05 mol/L H2SO4+2 mg/L F^–),不锈钢原样、不锈钢涂层样品的自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-0.623 V和3274μA/cm^2、-0.212 V和0.0362μA/cm^2。在水浴腐蚀实验中,不锈钢涂层样品在室温0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F^–腐蚀液中经12 000 h腐蚀后仍未失重,而原样则以0.007 g/h的失重速率溶解;不锈钢涂层样品在60℃的0.5 mol/L H2SO4+2 mg/L F–腐蚀液中经800 h腐蚀后仍未失重,而不锈钢原样以0.252 g/h的失重速率快速溶解。结论表面沉积Cr2N涂层的马氏体不锈钢相对于原样其耐腐蚀性能明显提高。

Cr元素引入对TiAlN涂层性能影响的研究现状

总结了含Cr过渡层(CrN/Cr层)以及TiAlCrN涂层中Cr元素引入对TiAlN涂层相关性能的影响规律,为制备性能优异的(Ti,Al,Cr)N涂层提供参考。最后分析和展望了TiAlN基涂层的发展方向。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2粉芯丝材的研制与性能研究

介绍了Fe -Al/Cr3 C2 粉芯丝材的研制过程 ,采用高速电弧喷涂技术 (HVAS) ,用Fe -Al/Cr3 C2 粉芯丝材原位合成了铁铝金属间化合物涂层 ;阐明了粉芯丝材在高速电弧喷涂技术应用中的优点 ;探讨了添加增强相Cr3 C2 对涂层氧化层的影响 ;研究了高速电弧喷涂铁铝金属间化合物涂层的性能。结果表明 ,用Fe -Al/Cr3 C2 粉芯丝材得到的高速电弧喷涂涂层具有较高的结合强度和显微硬度 ,良好的耐高温冲蚀、耐磨损性能。

Ti含量对(Cr,Ti)N复合涂层组织结构与性能的影响

通过改变Ti靶弧电流,在自行改造的多弧离子镀膜机上制备了不同Ti含量的(Cr,Ti)N复合涂层。研究了不同Ti含量对涂层沉积速率、成分相结构、表面形貌及纳米硬度等性能的影响,对涂层的硬化机理进行了探讨。结果表明:随着Ti含量的增加,复合涂层的沉积速率提高,晶粒尺寸变小,粗糙度降低。涂层的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(220)晶面;其相结构由CrN类型结构转变为TiN和CrN并存的混合相结构,最后转变为TiN类型结构。Ti的加入可显著提高复合涂层的硬度,当Ti在金属元素中的原子数分数为0.62时,复合涂层纳米硬度最高,为35GPa。与CrN涂层相比,CrTiN复合涂层具有较低的滑动摩擦因数和较高的抗滑动摩擦磨损性能。

炭／炭复合材料自愈合涂层

中南大学粉末冶金国家重点实验室制备了一种具有自愈合功能的C／C复合材料抗氧化涂层，它主要由SiC和Si-B-Al-Cr-Zr系陶瓷氧化物构成。将涂层原料粉末B2O3，SiO2，SiC，Al2O3，B4C，Si3N4，ZrO2和Cr2O3等陶瓷粉末在60℃烘干1h，然后球磨12～14h，过74μm筛。以一定比例均匀混合，上述步骤所制粉体混以溶胶和少量蒸馏水并搅拌均匀，得到待用的涂层浆料。静态干燥空气中的氧化试验显示，