B和Si掺杂对Cr-Al-N涂层结构和耐腐蚀性能的影响

本文采用阴极弧蒸发方法制备了Cr-Al-N、Cr-Al-B-N、Cr-Al-Si-N涂层,通过SEM、XRD和电化学测试等方法研究其结构和耐腐蚀性能。结果表明:3种涂层均为NaCl型面心立方结构,B和Si的掺杂会打断原有Cr-Al-N的柱状晶生长,细化涂层的晶粒尺寸,Cr-Al-Si-N涂层形成为无定形结构。Cr-Al-N、Cr-Al-B-N和Cr-Al-Si-N三种涂层的孔隙率分别为1.12%,1.00%和0.42%。相应地,Cr-Al-Si-N涂层的腐蚀电流最小,仅为Cr-Al-N涂层的8.35%。3种涂层在开路电位下的电化学阻抗谱容抗弧半径从高到低依次为Cr-Al-N、Cr-Al-B-N、Cr-Al-Si-N,但Cr-Al-Si-N涂层在高频区域的阻抗模量稳定性更高,这与Cr-Al-Si-N涂层较低的孔隙率有关。电化学测试后,3种涂层仅Cr-Al-N涂层表面出现了明显的腐蚀痕迹。相比于Cr-Al-N涂层,采用B或Si掺杂的Cr-Al-B-N和Cr-Al-Si-N涂层的耐腐蚀性能得到了有效改善,其中Cr-Al-Si-N涂层具有更少的表面缺陷和更低的孔隙率,对于腐蚀介质的渗透显示出更强的阻挡能力,因此具有更好的耐腐蚀性能。