刻蚀对高碳马氏体不锈钢表面等离子渗铬层结合强度的影响

目的研究等离子体刻蚀工艺对高碳马氏体不锈钢表面渗铬层组织和结合强度的影响。方法首先利用微波等离子体化学气相沉积方法对8Cr17马氏体不锈钢表面进行四种不同工艺参数的刻蚀处理,然后利用双层辉光等离子体表面渗铬技术在刻蚀处理后的8Cr17不锈钢表面制备铬合金层。用扫描电子显微镜、激光共聚焦、辉光放电光谱仪和X射线衍射仪分别表征刻蚀表面形貌和渗铬层组织,用划痕仪测试渗铬层与基体的结合强度。结果氢和氢+氩等离子体刻蚀后,8Cr17不锈钢基体表面粗糙度增加,且含碳量减少。渗铬层由表面富Cr层、Cr_xC_y扩散层、基体组成,其物相主要包括Cr、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3。表面经氢气刻蚀1 h和2 h后,形成的渗铬层厚度分别为7、7.5μm,氢气+氩气刻蚀1 h和2 h后,渗铬层厚度分别为8.1、9μm,其中氢气+氩气刻蚀1 h的基材表面渗铬层较致密,与基体结合牢固。结论等离子体刻蚀预处理可通过改变8Cr17钢表面的组织形貌,降低表面含碳量,增加扩散层厚度,提高渗层与基体的结合强度。     

C17200铍铜合金表面等离子制备Ta涂层的组织及耐腐蚀性能

用双层辉光等离子渗金属技术在C17200铍铜合金表面制备Ta涂层,以提高其抗腐蚀性能。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、划痕仪等分别研究Ta涂层组织结构、成分以及与基体的结合强度,并用三电极体系测量C17200合金及其制备Ta涂层后的腐蚀性能。研究表明,保温0.5~3 h后,在C17200表面形成表面Ta沉积层/Ta-Cu-Be过渡层的复合Ta涂层,该复合涂层由Ta、Ta₂Be、Cu （Be）等相组成。涂层由岛状组织融合生长,Ta涂层随保温时间的延长而增厚。保温2 h的Ta涂层表面平整致密,与基体结合良好,在10% H₂SO₄溶液中较未处理C17200基材的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流下降,腐蚀速率降低,表现出良好的耐蚀性能,有效地保护铍铜基体不受腐蚀液侵蚀。     

炭/炭复合材料表面氢刻蚀改善等离子体渗Cr层的抗氧化性能

用双层辉光等离子渗金属技术,在炭/炭复合材料表面制备Cr涂层,改善其抗高温氧化性能。渗Cr前先用微波等离子体对炭/炭复合材料表面进行氢刻蚀处理,提高Cr涂层与基体间的结合力。用扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射仪分别对刻蚀、渗Cr及氧化后炭/炭复合材料表面形貌、成分及组织结构进行分析。结果表明:经过900℃、1 h刻蚀后,炭/炭复合材料表面形成蜂窝状结构,经后续950℃、2 h渗Cr处理后,在刻蚀后的炭/炭复合材料表面形成厚约5μm的Cr/Cr_yC_x复合涂层,涂层表面致密均匀,无裂纹和剥落;900℃高温循环氧化2.4 h后的失重率为2.79%,抗高温氧化能力较基材得到明显改善。     

C/C复合材料表面CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层的组织

在H2+Ar等离子刻蚀后的C/C复合材料表面进行等离子渗Co和CoNiCrAlTaHfY共渗复合处理,形成CoNiCrAlTaHfY/Co多元复合涂层,通过与刻蚀前后制备的CoNiCrAlTaHfY涂层对比分析,研究了刻蚀与Co过渡层对CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层组织、成分及结合强度的影响。结果表明,刻蚀前、后形成的CoNiCrAlTaHfY涂层厚度分别为10μm和14μm。刻蚀处理后,原棒状炭纤维与紧密包裹其的碳基体分别被刻蚀成针状和薄壁管,在炭纤维与基体碳之间形成孔隙,比表面积也相应增大,促进元素形核和扩散,使涂层与基体结合强度增加。在刻蚀表面与CoNiCrAlTaHfY多元涂层间增加Co过渡层,形成的CoNiCrAlTaHfY/Co复合涂层厚约30μm,复合涂层成分连续,组织均匀致密,由CrCoTa,Al2Ta,Cr2Ta,Alx Cry,Al Co2Ta,Co,AlxNiy组成,Co过渡层与CoCrAlTaHfYNi表层分别以三维岛状和柱状生长。CoNiCrAlTaHfY表层/Co过渡层/基体间的互扩散导致涂层与基体间的结合力明显提高。