HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层的结构及耐腐蚀性能研究

PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/CrCN多层涂层。利用SEM、XRD、EDS和Raman表征了涂层的形貌、组成与组织结构,采用电化学测试、酸性盐雾测试研究了4种不同甲烷流量下(5,15,25,35 sccm)制备的Cr/CrCN多层涂层的耐腐蚀性能。结果表明:引入CrCN中间层有效打断了柱状晶的贯穿性生长,涂层表现出致密平整的表面形貌;4种Cr/CrCN多层涂层均对基体具有较好的保护作用,涂层改性样品相比基体的腐蚀电流密度下降;酸性盐雾腐蚀48 h后,通入甲烷流量为25 sccm的多层涂层表面未出现明显的孔蚀现象,表现出最优异的耐腐蚀性能。HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层能够有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性能,可为PVD镀Cr涂层的耐蚀性能优化设计和工业化应用提供参考。

不同偏压下Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl环境下的电化学及摩擦学行为

研究通过电弧离子镀方法在304L不锈钢及Si片上沉积Cr/CrCN涂层,通过改变基体偏压(30 V,60 V,90 V,120 V)来探讨涂层在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的电化学与摩擦学行为。研究结果表明:随着基体偏压的增加,涂层的硬度呈现递增的趋势,在基体偏压为120 V时达到最高,约为29 GPa;而临界载荷、韧性及耐蚀性则呈现先递增后递减的趋势,在基体偏压为90 V时达到最佳;当基体偏压由30 V上升到90 V时,涂层在3.5%NaCl溶液中的摩擦系数和磨损率分别由0.34和1.78×10^-6mm^3/Nm下降为0.21和7.8×10^-7mm^3/Nm,当基体偏压进一步上升时,涂层的摩擦磨损性能则开始下降。基体偏压对Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl中的电化学与摩擦学行为有着重要影响,基体偏压为90 V时涂层的防腐耐磨性能最为优异。

40CrNiMoA钢微弧离子镀CrC和CrCN膜层的摩擦学性能

以40Cr Ni Mo A钢作为镀膜基板,采用微弧离子镀技术制备了Cr C和Cr CN镀层,通过Cr靶电流的变化来调整工作层中的Cr含量,利用SEM、划痕仪、硬度测试计和磨损仪等手段研究了Cr含量变化和N的添加对镀层结构和摩擦学性能的影响。结果表明,少量Cr元素的掺入可改善Cr C镀层的纤维状组织结构,有利于Cr C膜层与基体的结合强度、硬度值的提升和摩擦因数的降低;但较多的Cr会造成柱状组织的产生,导致膜层的结合强度降低和摩擦因数升高。添加N元素后,Cr CN镀层中生成弥散强化相,显著提升了膜层的结合强度和硬度值,但过量的硬质相易团聚呈粗大柱状结构,降低了Cr CN镀层性能。