不同Mo含量对CrMoN薄膜耐腐蚀性能的影响

目的研究Mo含量对CrN薄膜硬度、结合力和耐腐蚀性能的影响。方法用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同量的Mo原子。通过显微硬度计、附着力划痕仪、电化学测量仪和能谱仪分别检测薄膜的硬度、结合力、电化学腐蚀性能和薄膜的元素含量。结果当Mo的原子数分数为0.15%、4.23%、5.15%、7.09%、14.26%、21.12%、31.08%时,硬度值分别为2141.1HV、2416.0HV、2416.0HV、2962.3HV、2580.4HV、2710.5HV、2441.8HV,结合力分别为45、47、52、57、38、37、34N;在3.5%NaCl溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(5.15%)的6.53、4.12、1、2.22、8.72、.2.42、2.44倍;在1mol/LNaOH溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的6.74、5.29、1.49、2.82、2.57、1、7.25倍;在1mol/LH2SO4溶液中,它们的相对腐蚀速率分别是Mo(14.26%)的9.20、4.10、10.31、9.25、1、3.29、7.46倍。结论当Mo的原子数分数为7.09%时,结合力最大为57N,显微硬度达到最大值,为2962.3HV;当Mo的原子数分数为14.26%时,在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中的耐蚀性能最好;当Mo的原子数分数为5.15%时,在NaCl溶液中的耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀,另外也会发生缝隙腐蚀和电偶腐蚀。

掺杂不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能影响

采用多弧离子镀技术,在4Cr13钢表面沉积CrN,并掺杂不同的Mo含量,形成CrMoN复合薄膜。研究不同Mo含量对CrMoN薄膜摩擦磨损性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计、高速往复摩擦磨损试验机对CrMoN薄膜的成分、相结构和硬度、摩擦磨损特性及形貌进行了研究。实验结果表明:CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的(Cr,Mo)N结构;当Mo含量达到31.08%时,在(311)、(111)方向上出现Mo2N的衍射峰,此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo_2N相结构并存的情况;随着Mo含量的增加,薄膜的硬度先增加后减小;当Mo的含量为7.09%时,复合薄膜的硬度值最大,为2962.3HV;薄膜的磨损机理开始为粘着磨损,之后出现磨屑并破碎,出现磨粒磨损,此后磨损过程在是在粘着磨损和磨粒磨损共同作用下的结果;当Mo的含量为7.09%的CrMoN时,其摩擦系数最低约为0.4,最小磨损量为0.0223mm3。Mo含量分别为0.15%,4.23%,5.15%,14.26%,21.12%,31.08%时的CrMoN,其磨损量分别是Mo含量7.09%的CrMoN磨损量的22.12,17.83,12.88,1.44,3.43,1.22倍。

CrMoN复合薄膜耐腐蚀性能研究

采用磁控溅射法在304不锈钢衬底上制备CrMoN复合薄膜,通过调控Mo靶溅射功率来改变复合膜中Mo元素含量。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学工作站对薄膜的晶体结构、表面形貌、元素掺杂量及薄膜耐腐蚀性能进行了表征。结果表明CrMoN薄膜呈现面心立方结构,Mo靶功为20 W时,薄膜表面最为致密,Mo靶功率升高到40 W时表面呈现出三棱锥状,继续升高到60 W和80 W,薄膜表面形貌为花椰菜结构,并且出现微裂纹。Mo靶功率为20 W时,薄膜在NaCl溶液中腐蚀的开路电位为0.14 V,腐蚀电位为0.128 V,腐蚀电流密度为-4.881×10^(-10)A/cm^(2)。结果表明Mo靶功率为20W时薄膜具有最佳的耐腐蚀性。

活塞环表面CrMoN复合薄膜的结构及摩擦学性能研究

为延长活塞环的使用寿命,改善活塞环与缸套的摩擦磨损状况,采用闭合场非平衡磁控溅射技术在活塞环表面制备了不同Mo含量的CrMoN复合薄膜,比较研究了电镀Cr活塞环和CrMoN复合薄膜活塞环的纳米硬度和摩擦学性能。采用XRD、SEM-EDS、纳米硬度仪、SRV摩擦磨损试验机,分析了CrMoN复合薄膜的化学成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和摩擦学性能。研究结果表明:随着Mo含量的增加,薄膜的晶体生长择优取向由(220)面转为(200)面,晶体结构从以CrN为主的NaCl型面心立方fcc到CrN、MoN混合型fcc,最终转变为以MoN为主的NaCl型fcc。CrMoN复合薄膜表面组织致密,硬度较Cr电镀层有大幅提高。不同Mo含量复合薄膜活塞环的抗摩擦磨损性能较电镀Cr活塞环均有不同程度的提高。

CrN薄膜掺杂Mo元素改性研究

利用多弧离子镀技术,在4Cr13不锈钢表面制备CrN薄膜,并掺杂不同含量的Mo原子,制备CrMoN复合薄膜。用XRD、附着力划痕仪、显微硬度计和电化学测量仪分别检测复合薄膜的相结构、结合力、硬度以及在3.5%NaCl溶液、1 mol·L^(-1) NaOH溶液和1 mol·L^(-1) H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明;CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的(Cr,Mo)N结构;当Mo含量达到31.08%(原子分数)时,在(311)、(111)方向上出现Mo_2N的衍射峰,此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo_2N相结构并存的情况。当Mo的原子分数为7.09%时,结合力最大为57 N,显微硬度(HV)达到最大值29623 MPa;当Mo含量为14.26%时,在H_2SO_4溶液和NaOH溶液中耐蚀性能最好;当Mo含量为5.15%时,在NaCl溶液中耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀,缝隙腐蚀和电偶腐蚀也会发生。