双层辉光等离子制备TiN渗镀层的耐蚀性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术,在Q235钢表面直接合成TiN渗镀层,该渗镀层由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成。将TiN渗镀层与Q235钢基体和1Cr18Ni9Ti不锈钢在4%的NaOH溶液、l mol/L H2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中分别进行电化学腐蚀对比试验。结果表明:在4%的NaOH溶液中,TiN渗镀层的耐蚀性能比Q235钢提高了26.8倍,与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当;在l mol/L H2 S04溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.5倍,比1Crl8Ni9Ti不锈钢提高了1.65倍;在3.5%的NaCl溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.3倍,但比1Crl8Ni9Ti不锈钢稍差。TiN渗镀层耐酸碱性溶液腐蚀性能要比耐盐溶液腐蚀性能强。     

等离子辉光合成TiN渗镀层耐腐蚀性能的研究

介绍了一种同时利用等离子尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术,在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的TiN渗镀层新工艺技术.将该TiN渗镀试样与1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235钢在1 mol/LH2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中,分别进行电化学腐蚀对比试验.结果表明：TiN渗镀层在酸性溶液中的耐蚀性能比1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235钢分别提高了1.4和4.2倍.在盐水中的耐蚀性能比Q235钢提高了182.6倍,但比1Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性能稍差.渗镀TiN层耐酸性溶液腐蚀性能优于耐盐水腐蚀性能.     

等离子辉光TiN复合渗镀层结构与性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并与等离子渗镀TiN，Ti层以及在碳钢基体表面直接用PVD法沉积TiN薄膜的表面形貌、结构、耐蚀性进行了检测和分析。结果表明：等离子渗镀的复合渗镀TiN／Ti层表面为均匀起伏的胞状物，Ti和N原子由表层呈梯度沿基体向内分布，属于冶金扩散层；用等离子渗金属技术等形成的复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，其表面形貌是为均匀、致密、细小的组织，平均硬度达到2500HV0．1左右，渗镀层厚度达十几微米，TiN层择优取向为（200）晶面；而PVD法直接沉积TiN薄膜厚度较薄，晶粒以不规则形式分布在基体上。在0．5mol／L H2SO4溶液中腐蚀性能表明，复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层的耐蚀性较好。     

碳钢表面氮化钛陶瓷化研究

介绍了一种在Q235钢表面，利用等离子溅射直接复合渗镀合成氮化钛新工艺方法。该渗镀层包括钢基体上均匀分布细小氮化钛颗粒的渗层和表面氮化钛沉积层。沉积层与基体为冶金结合，不会产生剥落。渗镀层表面硬度在1600～3400HV之间。X射线衍射结果表明，表面为纯氮化钛层，（200）晶面的衍射峰最强，具有明显的择尤取向。用划痕仪进行结合强度检测，声发射曲线未见突起的信号峰值，表明结合强度良好。复合渗镀氮化钛试样在10％硫酸、5％盐酸、3．5％氯化钠水溶液和硫化氢富液中进行腐蚀试验，耐腐蚀性能分别比改性前提高了84、11．67、1．15、21．15倍。     

等离子复合渗镀陶瓷层腐蚀磨损性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并在此基础上用磁控溅射PVD沉积TiB2薄膜，对其耐蚀性、耐磨性进行了检测和分析。结果表明：由于等离子TiN复合渗镀层的均匀性、致密度高于PVD沉积TiB2薄膜，在1mol／LH2S04溶液中耐腐蚀性能是PVD沉积TiB2＋等离子TiN复合渗镀层11．7倍。TiB2／TiN复合渗镀层与碳钢基体直接PVD沉积TiB2相比硬度高达2600HV，膜层比较厚，表面光滑、平整薄膜覆盖，膜基结合力也很强，有很好的减磨耐膜性能。说明等离子渗金属技术制备的TiN渗镀复合层不仅具有优异的耐腐蚀性能同时对TiB2陶瓷有着强有力的支撑作用。     

多层复合渗镀TiN耐蚀性的研究

采用双层辉光渗金属技术,在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的TiN复合渗镀层.对复合渗镀、PVD以及复合渗镀 PVD三种工艺制备的TiN层表面形貌、成分及在10%H2SO4和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能进行了对比试验研究.结果表明:复合渗镀 PVD法沉积的TiN薄膜呈较为均匀、致密、细小的组织,Ti和N原子由表层呈梯度向内分布.与PVD法沉积的TiN层不同,是属于冶金扩散结合层,渗镀层厚度可达10 μm以上.在10%H2SO4和3.5%NaCl溶液中,渗镀层的腐蚀速度分别为0.156g/(m2·h)和0.025g/(m2·h),显示出了优异的耐蚀性.     

碳素工具钢低温双辉等离子渗镀铬硬化的研究

利用双层辉光等离子渗金属技术,在580℃对T10钢进行表面渗镀铬硬化的研究.结果表明:渗镀层由沉积层 扩散层组成;沉积层厚5～6μm,组织致密,与基体结合紧密,且w(Cr)＞48%;内有15～20μm的扩散层,扩散层中铬含量呈梯度分布;经X射线衍射分析,其表面物相由Fe、Fe-Cr、Cr7C3、Cr23C6、等组成;渗层的显微硬度达700HV以上,硬度向内逐步降低,且呈梯度分布.     

碳素工具钢560℃双辉等离子渗铬硬化的研究

采用离子氮化＋双层辉光离子渗金属的复合处理渗铬新技术，对碳素工具钢进行560℃表面渗镀铬硬化研究。结果表明，渗镀层组织由沉积层＋扩散层组成；渗镀层表面形成4～5μm的沉积层，含铬量达50％以上，致密并与基体冶金结合；内有20-25μm的扩散层，扩散层含铬量呈梯度分布；经X射线衍射分析，其表面物相由Fe-Cr、CrN、Cr7C3、Cr23C6等组成；渗镀层的显微硬度达1000HV以上，硬度向内逐步降低，呈梯度分布。     

基体温度对Ti6Al4V表面渗Mo合金层性能的影响

利用双层辉光离子渗金属技术在Ti6A14V表面渗Mo，形成了表面改性合金层，就910—990℃渗Mo时基体温度对表面合金层性能的影响进行了研究。结果表明，渗Mo后的表面合金层由扩散层和沉积层组成，沉积层呈(211)晶面的择优取向。随着基体温度的升高，扩散层的厚度增加，并且合金层表面粗糙度增大。渗Mo后的表面合金层硬度较基体Ti6A14V的大大提高，而基体温度变化对合金层硬度没有明显影响。用涂层压入仪对沉积层和扩散层间的结合强度进行了评定。研究表明，随着基体温度的升高，临界压入载荷Pc增大，沉积层和扩散层间的结合强度增大。     

Q235钢表面等离子渗镀TiN流量比参数研究

利用双层辉光离子渗金属技术,在Q235钢表面合成TiN渗镀层,从渗镀层厚度、相结构、表面形貌、表面成分、外观和表面显微硬度等方面研究不同的Ar、N2流量比对形成TiN渗镀层的影响.结果表明,Ar、N2流量比对合成TiN渗镀层的厚度基本无影响;随着Ar、N2流量比的降低,TiN渗镀层由(200)转化为(111)择优取向生长;在各流量比下的渗镀层均呈"胞状"形貌,但流量比越低,胞状向外"突起"现象越明显,渗镀层越致密,表面硬度也相对越高;当流量比为8∶ 1时,TiN渗镀层表面Ti、N原子个数比最接近1∶ 1; TiN渗镀层表面颜色随着Ar、N2流量比的变化而不同,其实质是渗镀层中ε-Ti2N相、α-Fe相和ε-TiN相的含量不同,随着N2比例的提高,TiN渗镀层颜色由浅黄-黄色-金黄-深黄色变化,金黄色的渗镀层表面硬度最高;最佳Ar、N2流量比参数为8∶ 1,此时TiN渗镀层表面显微硬度平均值最高,达到了3120 HV0.05.     

An interface study of various PVD TiN coatings on plasma-nitrided austenitic stainless steel AISI 304

The adhesion between a TiN coating and a plasma-nitrided austenitic stainless steel is influenced by using different process steps. In order to obtain some information about the effects of various parameters, different process steps are used during the coating of austenitic stainless steel AISI 304. The deposition of a TiN layer with a Ti intermediate layer results in bad adhesion, especially when a thicker TiN coating has been deposited. X-Ray diffraction measurements indicate the presence of a martensitic phase on top of the plasma-nitrided surface after deposition of the TiN coating. This martensitic phase is also observed if after plasma nitriding only an additional heat treatment is carried out. A transmission electron microscopy study is also performed to reveal the microstructure.     

钢表面激光熔覆原位合成TiN复合涂层

选用Ti机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆,并实时通入氮气,使钛与氮气发生反应原位合成TiN涂层.运用SEM,XRD,EDS和BSE分析方法对激光熔覆层的组织及成分进行分析,并对熔覆层硬度、高温稳定性及耐腐蚀性进行测试.结果表明,涂层由TiN,TiO₂和铁组成,涂层与基体形成了冶金结合,熔覆区组织成球形颗粒状,而稀释区组织多为树枝晶和针状晶,机械球磨过程可起到细化涂层晶粒作用.同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及高温稳定性,当激光功率为1 000 W,扫描速度为600 mm/min时,TiN复合涂层最高表面显微硬度为951.5MPa,涂层耐腐蚀性不佳主要是因为涂层中孔洞及疏松等缺陷导致.     

Microstructure and corrosion resistance of ceramic coating on carbon steel prepared by plasma electrolytic oxidation

Ceramic coating was prepared on Q235 carbon steel by plasma electrolytic oxidation (PEO). The microstructure of the coating including phase composition, surface and cross-section morphology were studied by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscope (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The corrosion behavior of the coating was evaluated in 3.5% NaCl solution through electrochemical impedance spectra (EIS), potentiodynamic polarization and open-circuit potential (OCP) techniques. The bonding strength between Q235 carbon steel substrate and the ceramic coating was also tested. The results indicated that PEO coating is a composite coating composed of FeAl₂O₄ and Fe₃O_4. The coating surface is porous and the thickness is about 100 μm. The bonding strength of the coating is about 19 MPa. The corrosion tests showed that the corrosion resistance of Q235 carbon steel could be greatly improved with FeAl₂O₄-Fe₃O₄ composite coating on its surface.     

304不锈钢表面TiN涂层的耐蚀性能

目的 提高304不锈钢的耐腐蚀性能.方法 采用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积TiN涂层,并采用SEM、XRD及GDOES对涂层的表面形貌、成分进行测试.通过极化曲线和电化学噪声技术评价TiN涂层和基体在pH=2.5的3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并研究涂层的失效机制.结果 在304不锈钢表面沉积了厚约1μm且均匀、致密的TiN涂层.极化曲线分析表明,基体和TiN涂层试样出现了自钝化和点蚀现象,其中304不锈钢基体的腐蚀电位为-0.41 V,腐蚀电流密度为8.01×10-6 A/cm2,与之相比,TiN涂层的腐蚀电位(-0.28V)明显增大,腐蚀电流密度(6.34×10-8 A/cm2)显著降低.电化学噪声分析显示,在浸泡初期,TiN涂层电极电流暂态峰数量较少,强度较大,噪声电阻较低,而随着浸泡时间的延长,其电流暂态峰数量增加,强度降低,噪声电阻明显大于304不锈钢基体.腐蚀形貌观察表明,304不锈钢和TiN涂层表面均出现了点蚀.结论 TiN涂层能够明显改善基体的耐蚀性能.TiN涂层主要起物理阻碍作用,涂层的主要失效形式是涂层表面的微观缺陷和破裂.     

Mechanical Properties and Oxidation Behavior of a Graded (Ti,Al)N Coating Deposited by Arc-Ion Plating

A graded (Ti,Al)N coating was deposited on 1Cr–11Ni–2W–2Mo–V stainless steel for aero-engine compressor blades by arc-ion plating(AIP). The microstructure and the morphology of the graded coating were investigated using electron-probe microanalysis (EPMA), X-ray diffraction and scanning-electron microscopy. The mechanical properties of the graded coating were investigated and it was found that the microhardness and the wear resistance were similar to those of the monolithic (Ti,Al)N coating, but much better than those of a homogenous TiN coating. In addition, the adhesive strength and the thermal-shock resistance of the graded (Ti,Al)N coating were much better than those of the monolithic TiN and (Ti,Al)N coatings. The oxidation tests were performed at 600 and 700°C in air for 500 hr, and corrosion tests were carried out at 600°C under the synergistic effect of water vapor and NaCl for 20 hr. Compared to pure TiN, it was found that due to the incorporation of aluminum, a protective layer rich in alumina was formed on top of the graded (Ti,Al)N coating, which greatly improved the oxidation resistance and corrosion resistance of the coating.     

碳钢表面防腐超疏水TiO_2/PDMS涂层的制备及性能

针对碳钢腐蚀电位相对更负、更容易发生腐蚀的特点,在Q235钢表面制备超疏水TiO_2/PDMS涂层以提高其耐蚀性能。采用表面活性剂分散纳米TiO_2并进行改性,然后与PDMS混合,用溶胶凝胶法在Q235钢表面制备有聚二甲基硅氧烷(PDMS)过渡层的TiO_2/PDMS超疏水涂层。借助扫描电镜(SEM)、接触角测量仪、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射仪(XRD)表征其表面涂层的表面形貌、化学成分及疏水性能,用电化学试验和浸泡试验测试其防腐性。结果表明:TiO_2/PDMS涂层表面具有独特的微纳结构,与水的接触角达到154.3°;其腐蚀电位由碳钢的-0.77 mV正移至超疏水涂层的-0.24 mV,腐蚀电流密度则下降两个数量级,即从5.02×10~(-6)A·cm~(-2)下降至3.95×10~(-8)A·cm~(-2);超疏水涂层的交流阻抗值高于碳钢基底3个数量级。经过7 d的3.5wt.%NaCl溶液浸泡,超疏水涂层并未发生失重。制备的TiO_2/PDMS超疏水涂层具有超疏水效果和良好的长期耐腐蚀性。     

钢表面激光熔覆Ti-Al球磨粉合成复合涂层

为提高钢的表面硬度及耐腐蚀性,选用钛,铝机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆试验,使钛,铝发生反应并制备Ti-Al金属间化合物复合涂层. 综合运用DTA、XRD和SEM分析方法对激光熔覆涂层的成分与组织进行分析,并对复合涂层的硬度及耐腐蚀性进行测试. 结果表明,机械球磨可使粉体细化,涂层与基体形成了冶金结合,涂层由Al₃Ti,Al₃Fe,Fe,AlN和FeO组成,同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及优良的耐腐蚀性能. 当激光功率为1000 W,扫描速度为600 mm/min时,复合涂层同时获得最高显微硬度和耐腐蚀阻抗值,分别为949.5 HV和600 kΩ.     

添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。