不同掺杂Mo含量对CrMoN薄膜耐腐蚀性能的影响研究

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 H2SO4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%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Mo2N相结构并存的情况。当Mo的原子百分比为7.09% 时,结合力最大为57N,显微硬度达到最大值2962.3 HV;当Mo含量为14.26%时,在H2SO4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。     

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。     

Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金的腐蚀行为

通过浸泡法、动电位极化法、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线光电子能谱(XPS),研究了Zr_(56)Cu_(19)Ni_(11)Al_9Nb_5非晶合金分别在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中的腐蚀和电化学性能。结果表明,试样在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中浸泡2 256h后,肉眼未发现明显腐蚀。SEM观察发现试样发生局部腐蚀,耐腐蚀性在3.5%的NaCl溶液中最差,在1mol/L的NaOH溶液中次之,在1mol/L的H_2SO_4溶液中最好。动电位极化测试结果表明,在3.5%的NaCl溶液中未发生钝化,由于Cl~-的破坏作用,钝化膜发生局部溶解,腐蚀电流密度最大,耐腐蚀性最差。在1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中发生钝化,生成致密而稳定的钝化膜,且在1mol/L的H_2SO_4溶液中自腐蚀电位和点蚀电位更高,腐蚀电流密度更小,钝化区更宽,钝化膜的稳定性和保护性能更好,耐腐蚀性更好。EDX和XPS分析表明,试样在3.5%的NaCl、1mol/L的NaOH和1mol/L的H_2SO_4溶液中的腐蚀产物主要为ZrO_2、Cu_2O、Al_2O_3、NiO和Nb_2O_5。     

离子注入碳钢在NaCl—Na2SO4溶液中的腐蚀行为

用电化学测试技术研究经Cr,Mo和Al离子注入表面改性碳钢在NaCL-Na_2SO_4溶液中的腐蚀行为。结果表明,Cr和Mo离子复合注入改性表面在O.5molL~(-1)NaCl-0.5molL~(-1)Na_2SO_4溶液中对减缓腐蚀和改善钝化性能很有效果。Al离子注入使改性表面的耐蚀性变劣。     

TiAlN/CrN多层膜的组织结构及耐蚀性机理

目的研究Ti AlN/CrN多层膜及Ti AlN、Cr N单一膜层的微观组织和电化学性能区别,分析不同结构薄膜材料的耐腐蚀性影响因素。基于电化学参数、组织结构和腐蚀形貌特征,为开发新型腐蚀性薄膜提供理论依据。方法采用多弧离子镀方法,在316不锈钢基底上先沉积150 nm Cr薄膜作为过渡层,然后交替沉积Cr N薄膜和Ti AlN薄膜,制备单层厚度为10 nm的Ti AlN/CrN多层膜。作为对比,制备单一Ti AlN、CrN薄膜。通过SEM、XRD表征薄膜断面形貌、组织结构,并分析耐蚀机理,结合极化曲线和阻抗谱对三种涂层进行电化学性能分析,最后对涂层进行浸泡腐蚀试验。结果 Ti Al N/Cr N纳米多层膜为面心立方结构,呈现共格外延生长,且呈(200)择优取向。纳米多层膜的动电位极化曲线测量结果与不锈钢基体和单层薄膜相比,其腐蚀电位正移为-0.36 V,腐蚀电流密度降低为0.501μA/cm~2,极化电阻为120 kΩ·cm~2。阻抗谱试验结果表明,相比较于单层膜和基体,Ti Al N/Cr N多层膜的CPE值最低,为29.83×10~(-6)Ω~(-1)·cm~(-2)·sn,n值为0.922,电阻为1.50×1~06Ω·cm~2。腐蚀形貌分析可得出,多层薄膜腐蚀后表面形貌与沉积态涂层形貌最为接近,认为其具有较高的耐腐蚀性。结论纳米层状结构改变了单一薄膜的原始生长模式,抑制了粗大柱状晶的生长,减小了薄膜的固有缺陷、晶粒尺寸,对薄膜的耐蚀性有正面积极的作用。     

Mo含量对CrMoN复合涂层的组织结构和性能的影响

采用直流反应磁控溅射技术在M2高速钢基片上制备了不同Mo含量的Cr Mo N复合涂层,研究了Mo含量的变化对Cr Mo N复合涂层成分、相结构、化学价态、截面形貌、显微硬度和摩擦性能等的影响.结果表明,随着Mo含量的增加,Cr Mo N复合涂层的相结构先转变为以fcc-Cr N相为基础的(Cr,Mo)N置换式固溶体,后转变为以fcc-g-Mo2N相为主的混合相,当Mo含量为69.3%(原子分数)时,伴有少量的bcc-Mo相生成;Cr Mo N复合涂层的显微硬度先增加后降低,在Mo含量为45.4%时具有最高值;当Mo含量大于45.4%时,在与对磨副摩擦过程中会生成大量的Mo O3相,降低了摩擦系数和磨损率.     

TiAlN薄膜掺杂Cr、Ni对其耐腐蚀性的影响

在4Cr13不锈钢表面采用多弧离子镀沉积TiAlN薄膜,采用磁控溅射法和多弧离子镀在4Cr13表面分别沉积掺杂Cr和Cr、Ni的TiAlN薄膜,采用电化学工作站对其进行电化学腐蚀性能测试。结果表明:在1 mol/L的H_2SO_4溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的4.1倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍;在3%的NaOH溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的3倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的2倍;在3.5%的Na Cl溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的11.4倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍。     

磁控溅射工艺对CrN薄膜及其腐蚀行为的影响

通过磁控溅射技术制备了CrN薄膜,使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了N2分压、溅射功率以及夹杂物数量对CrN薄膜结构、成分、耐蚀性能的影响。结果表明,提高N2分压能增加CrN相的含量,且CrN基体有明显的(111)和(200)面取向;降低溅射功率有利于使更多的Cr参与反应,生成更多的CrN。此外,夹杂物数量对薄膜质量有重大影响,夹杂物处不易镀上膜导致其耐蚀性明显下降。     

多弧离子镀制备的大厚度Cr/Cr_2N/CrN多层涂层的结构和力学性能（英文）

采用多弧离子镀制备一种厚度为24.4μm的Cr/Cr2N/CrN多层结构涂层。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对涂层进行表征,并用纳米压痕和划痕仪测试其硬度和结合力。用UMT-3MT往复式摩擦磨损试验机对涂层在大气和海水环境中的摩擦性能进行测试。结果表明,该涂层由3种相结构组成,分别是Cr相、Cr2N相和CrN相。相对于单层CrN涂层,多层涂层的结合力明显提高,该涂层的硬度为(21±2)GPa。多层结构涂层在人工海水中的耐蚀性能显著优于单层CrN涂层的耐蚀性能,且在大气和海水中多层结构涂层的摩擦因数均低于单层CrN涂层的摩擦因数。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格薄膜的结构和性能研究

本文分别采用深振荡磁控溅射(Deep Oscillation Magnetron Sputtering, DOMS)复合脉冲直流磁控溅射(Pulsed dc Magnetron Sputtering, PDCMS)技术和单一的PDCMS技术,沉积厚度为2 mm、调制周期为6.3 nm的CrN/TiN超晶格薄膜。利用XRD、SEM和TEM表征薄膜的结构。利用纳米压痕仪、划痕仪和空气电阻炉分别测试薄膜的力学性能、结合力和热稳定性。利用球-盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能。利用阳极极化实验测试薄膜在3.5 wt.% NaCl溶液中腐蚀性能。研究表明,与单一的PDCMS技术相比,DOMS+PDCMS复合技术显著改善了CrN/TiN超晶格薄膜结构,薄膜具有更优异的力学、持久的耐磨减摩和抗腐蚀综合性能。     

氢氧化钠溶液浓度对Fe-Cr-Mo-C-B非晶合金涂层耐腐蚀性能的影响

利用电化学极化曲线方法、交流阻抗谱(EIS)技术和扫描电子显微镜(SEM)研究了Fe44Cr16Mo16C18B6非晶合金涂层在不同浓度NaOH(质量分数为10%,20%,30%)溶液中的电化学腐蚀行为。电化学测试结果表明,Fe44Cr16Mo16C18B6非晶合金涂层在NaOH溶液中的阳极极化曲线出现了宽的钝化区,并且发生了二次钝化,钝化区随着NaOH溶液浓度的增大而变窄。EIS图谱由高频感抗弧和低频容抗弧构成,利用R(RL)(Q(R(CW)))等效电路模型能有效地解释此合金涂层的腐蚀性能。SEM观察发现,Fe44Cr16Mo16C18B6非晶合金涂层的表面腐蚀产物随着溶液浓度的增加而变厚,并伴有脱落的现象。     

Cr对多弧离子镀TiN及其复合膜(Ti,Cr)N性能的影响

通过改变Cr靶电流强度,在国产AIP 01型多弧离子镀膜机上制备不同Cr含量的(Ti,Cr)N复合薄膜。研究Cr的添加对薄膜硬度、薄膜相结构及晶格常数等性能的影响,探讨薄膜的硬化机理。结果表明:Cr的加入可显著提高复合薄膜的硬度,显微硬度可高达HV2665;复合薄膜是以TiN为基的(Ti,Cr)N薄膜,薄膜中没有独立的CrN和Cr2N相,同时由于Cr的加入,薄膜的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(200)晶面,随Cr靶电流的增大,所得(Ti,Cr)N复合膜中出现单质Cr。     

不锈钢双极板电弧离子镀Cr1-xNx薄膜改性研究

用电弧离子镀方法在质子交换膜燃料电池(PEMFC)不锈钢双极板表面沉积一系列Cr_(1-x)N_x(x=0.28—0.50)改性薄膜,对薄膜的成分、相组成以及改性双极板的导电、耐蚀等性能进行了分析测试.结果表明,双极板的导电与耐蚀性能因沉积Cr_(1-x)N_x薄膜而显著提高,并且与薄膜的成分和相组成密切相关:当x值从0.28增加到0.50,薄膜由Cr+Cr_2N转变为Cr_2N,再转变为Cr_2N+CrN,最终变为CrN;当薄膜由单相组成时,双极板既导电又耐蚀、综合性能最好,与原始不锈钢相比,导电性能提高2个数量级以上,而耐蚀性能提高近3个数量级.     

Cr颗粒尺寸对Ni-Cr复合镀层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为影响研究

为了对Cr颗粒尺寸如何影响Ni-Cr复合镀层的电化学腐蚀性能有更深的认识,采用复合电镀技术,通过向普通电镀溶液中分别加入平均粒度约为40nm和1～5μm Cr粉的方法,在Ni基材上制备了2种Cr含量相近的Ni-Cr复合镀层.利用动电位极化及交流阻抗技术对比研究了2种Ni-Cr复合镀层及纯Ni镀层在0.5mol/L NaCl+0.05mol/L H2SO4的酸性溶液中的电化学腐蚀行为.实验结果表明:在0.5mol/L NaCl+0.05mol/L H2SO4溶液中, 与微米Cr分布的Ni-Cr复合镀层相比,Ni-Cr纳米复合镀层独特的结构有利于快速形成稳定而又富Cr保护性钝化膜,使得Ni-Cr纳米复合镀层表现出优异的耐蚀性能.     

(Zr_(0.55)Cu_(0.30)Al_(0.10)Ni_(0.05))_(99)Y_1非晶合金的腐蚀行为

通过浸泡法和动电位极化法研究了锆基非晶合金(Zr_(0.55)Cu_(0.30)Al_(0.10)Ni_(0.05))_(99)Y_1的腐蚀行为。试样在3.5%的NaCl溶液中浸泡49h后肉眼观察到点蚀,在1mol/L的H_2SO_4和1mol/L的NaOH溶液中浸泡434.5h后肉眼未观察到明显腐蚀。在3种腐蚀介质中的动电位极化曲线均显示了钝化区,耐腐蚀性较好。在3.5%的NaCl溶液中自腐蚀电位最低,为-0.323V_(SCE),腐蚀电流密度最高,为7.6×10~(-5 )A/cm~2,钝化区范围最窄,为0.438V,耐腐蚀性最差。其次是在1mol/L的NaOH溶液中,在1mol/L的H_2SO_4溶液中耐腐蚀性最好。     

磁控溅射制备CrN和CrMoN涂层的微观结构和性能研究

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀(CFUMSIP)技术在M2工具钢和Si片表面沉积CrN和CrMoN梯度涂层,利用SEM、EDS、XRD、纳米压痕仪和摩擦磨损试验仪研究了薄膜组织、成分、相结构、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,CrMoN涂层和CrN涂层呈现出fcc结构,CrMoN涂层的表面比CrN涂层更为紧凑致密。CrMoN涂层的纳米硬度和弹性模量高于CrN涂层,CrMoN涂层的摩擦系数和磨损率均小于CrN涂层。     

基体材料对Cr/CrN多层涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的 讨论海水环境下不同基体材料对Cr/CrN交替的多层复合涂层磨蚀性能的影响,为海水环境下耐磨蚀材料基体的选择和应用提供参考。方法 采用多弧离子镀技术在316L不锈钢和TC4钛合金基体上沉积Cr/CrN多层复合涂层,通过XRD、SEM等技术对涂层材料的微观结构进行表征,通过硬度测试、结合力测试、电化学分析、摩擦磨损试验等技术对涂层材料的力学性能、电化学性能以及摩擦学性能进行分析,比较不同基体对Cr/CrN多层涂层在海水环境中磨蚀性能的影响。结果 以TC4钛合金为基体的Cr/CrN多层涂层的硬度为1727.2HV0.3,虽略小于以316L不锈钢为基体的涂层硬度（2241.5HV0.3）,但其在膜-基结合力、海水环境下电化学性能和摩擦学性能等方面均优于以316L不锈钢为基体的涂层。结合力测试中,以TC4为基体的多层涂层初始裂纹出现在31 N,扩展裂纹出现在42 N,大于316L基体涂层的22 N和35 N。电化学测试中TC4基体涂层的腐蚀电位为?0.20 V,大于316L基体涂层的腐蚀电位（?0.21 V）。海水环境下TC4基体涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.35和2.9950×10?5 mm3/(N?m),均小于316 L基体涂层的平均摩擦系数（0.36）和磨损率（4.9895×10?5 mm3/(N?m)）。结论 TC4钛合金更适合作为海水环境用Cr/CrN多层涂层耐磨蚀材料的基体材料。     

钛表面无氢渗碳层耐蚀性能

在复杂环境下,钛合金表现不仅需要具有良好的耐磨性能,同时还须具有耐酸介质的腐蚀能力。采用电化学和侵蚀等分析手段,研究了钛表面无氢渗碳试样在HCl溶液和H_2SO_4溶液中的电化学特性及浸泡腐蚀性能。结果表明:经过无氢渗碳处理的纯钛试样在HCl和H_2SO_4溶液中的耐蚀性能得到大幅提高。     

哈氏合金C-276电抛光中抛光液的失效分析

目的哈氏合金C-276带材被广泛用作第二代高温超导体YBCO的金属衬底,其表面抛光质量(粗糙度Ra)要求极为严格。为了保证抛光质量就要有效控制电化学抛光液,对抛光液的变化及失效与否进行分析。方法以哈氏合金C-276带材为研究对象,采用非接触式电化学抛光方法,使用扫描电镜、原子力显微镜、金相显微镜、微波等离子体原子发射光谱仪等仪器设备,阐明了抛光液中H_3PO_4和H_2SO_4等主要成分的作用及工艺要求,并测定单位体积抛光液在一定时间内通过电量(Ah/L)后,H_3PO_4、H_2SO_4含量及Ni、Cr、Mo等金属离子浓度。结果当H_3PO_4、H_2SO_4含量分别在775~1013 g/L、318~451 g/L范围内,Ni、Cr、Mo三种金属离子质量浓度分别小于7.3、2.7、3.4 g/L时,C-276带材表面的粗糙度才能满足工艺要求Ra1 nm(5μm×5μm)。结论通过对电化学抛光液中的H_3PO_4、H_2SO_4、添加剂、金属离子浓度等有效控制,采用非接触式电化学抛光,实现了千米级哈氏合金第二代高温超导带材的连续生产,并且表面粗糙度Ra1 nm。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格薄膜的结构和性能

分别采用深振荡磁控溅射(deep oscillation magnetron sputtering,DOMS)复合脉冲直流磁控溅射(pulsed dc magnetron sputtering,PDCMS)技术和单一的PDCMS技术,沉积厚度为2μm、调制周期为6.3 nm的Cr N/Ti N超晶格薄膜。利用XRD、SEM和TEM表征薄膜的结构。利用纳米压痕仪、划痕仪和空气电阻炉分别测试薄膜的力学性能、结合力和热稳定性。利用球-盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦学性能。利用阳极极化实验测试薄膜在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中腐蚀性能。研究表明,与单一的PDCMS技术相比,DOMS+PDCMS复合技术显著改善了Cr N/Ti N超晶格薄膜结构,薄膜具有更优异的力学性能、持久的耐磨减摩性和抗腐蚀性能。