【摘要】：目的探索溫度對(duì)純Cr涂層的抗腐蝕性能和表面形貌的影響。方法采用多弧離子鍍技術(shù)在鋯合金表面制備純Cr涂層,利用掃描電子顯微鏡(SEM)與Image J圖像處理軟件綜合分析了純Cr涂層的表面形貌,并對(duì)表面大顆粒的數(shù)目及其尺寸大小進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。采用X射線衍射儀對(duì)涂層的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。利用劃痕儀和電化學(xué)工作站,分析了溫度對(duì)純Cr涂層的膜基結(jié)合力和抗腐蝕性能的影響。結(jié)果 380℃時(shí),涂層表面大顆粒的數(shù)目及其平均尺寸最大,溫度升高到420℃時(shí),其數(shù)值最小;當(dāng)溫度進(jìn)一步提升到450、500℃時(shí),大顆粒的數(shù)目、平均尺寸逐漸增大。溫度的升高,使純Cr涂層由(110)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為(200)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng),晶粒尺寸隨溫度變化的規(guī)律為先減小后增大。涂層的結(jié)合力和抗腐蝕性能隨溫度的變化規(guī)律與大顆粒數(shù)目隨溫度的變化規(guī)律相反,呈先提高后降低的趨勢(shì)。結(jié)論 420℃時(shí),涂層表面大顆粒的數(shù)目及其平均尺寸最小,結(jié)合力和抗腐蝕性能較強(qiáng),組織結(jié)構(gòu)致密度高,晶粒細(xì)小,表面光滑平整。
【圖文】：

進(jìn)行高偏壓清洗。純Cr涂層的沉積工藝參數(shù)：本底真空4103Pa，弧電流65A，氬氣110mL/min，基體偏壓200V，占空比50%，溫度分別為380、420、450、500℃。采用JSM-6490LA型掃描電子顯微鏡觀察涂層表面形貌，并用ImageJ軟件對(duì)其表面大顆粒的數(shù)量、尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。利用XD-3型X射線衍射儀分析純Cr涂層的物相結(jié)構(gòu)。采用WS-2005型劃痕試驗(yàn)儀檢測(cè)涂層與基材的結(jié)合力，并利用光學(xué)顯微鏡觀察涂層的劃痕形貌。利用CS300型電化學(xué)工作站檢測(cè)涂層試樣在3.5%NaCl溶液中的抗腐蝕性能。2結(jié)果與分析2.1純Cr涂層的相結(jié)構(gòu)分析圖1為不同襯底溫度下涂層的XRD圖譜，選用擇優(yōu)影響因子xF定義公式判斷溫度對(duì)涂層擇優(yōu)生長(zhǎng)的影響[12]：0011020011020000110200110200////xIIIIFIIII(1)圖1不同溫度下純Cr涂層的XRD圖譜Fig.1XRDpatternofpureCrcoatingatdifferenttemperature式中：hklI為純Cr涂層hkl面的衍射強(qiáng)度；0hklI為Cr標(biāo)準(zhǔn)卡片的hkl面的衍射強(qiáng)度。隨著溫度提升至420℃，，(110)面的衍射峰值增強(qiáng)，(200)面的衍射峰值減弱，此時(shí)影響因子0xF，涂層表現(xiàn)為沿(110)面擇優(yōu)生長(zhǎng)。當(dāng)溫度從420℃增加到450℃時(shí)，影響因子0xF，涂層擇優(yōu)生長(zhǎng)從(110)面轉(zhuǎn)為(200)面。隨著溫度進(jìn)一步提升至500℃，(200)面的衍射峰值呈明顯增大趨勢(shì)，涂層沿(200)面擇優(yōu)生長(zhǎng)趨勢(shì)更加強(qiáng)烈。同時(shí)根據(jù)謝樂(lè)公式（式（2））可以得出晶粒尺寸隨溫度變化的規(guī)律，結(jié)果如表1。0.9coshklλDβθ(2)式中：D為晶粒尺寸；λ為X射線的波長(zhǎng)；β為衍射峰半高寬；θ為Bragg角[13]。分析結(jié)果可知，涂層受溫度升高的影響，由(110)面擇優(yōu)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為(200)面擇優(yōu)生長(zhǎng)，晶粒尺寸呈先減小后增大的趨勢(shì)。420℃時(shí)，涂層沿Cr的密排面和

·194·表面技術(shù)2017年6月晶粒尺寸最小為0.985nm，組織結(jié)構(gòu)致密。表1不同溫度下純Cr涂層的晶粒尺寸Tab.1TheaveragecrystalsizeofpureCrcoatingsunderdifferenttemperaturesTemperature/℃2/(°)FWHM/(°)Averagecrystalsize/nm38044.70.1771.10242044.50.1970.98545044.40.1941.00350044.50.1831.0622.2純Cr涂層表面的形貌和孔隙率分析圖2為不同溫度下純Cr涂層表面形貌的SEM圖。由于離子束的轟擊以及多弧離子鍍特性產(chǎn)生的大顆粒的影響，涂層表面彌散分布著大小不一的白亮顆粒、凹槽、孔洞間隙和溝道等缺陷。溫度為380℃時(shí)，涂層表面的凹槽明顯，大顆粒分布密集。溫度增加到420℃時(shí)，涂層表面大顆粒數(shù)目及其尺寸明顯減小，凹槽和微孔缺陷得到極大改善。隨著溫度進(jìn)一步的升高，大顆粒數(shù)目及其尺寸又呈逐漸增大的趨勢(shì)，表面凹槽和微孔等缺陷再次增加。圖3為經(jīng)過(guò)ImageJ軟件處理后的涂層表面形貌，圖2不同溫度下純Cr涂層的SEM微觀形貌Fig.2SEMmicrographsofpureCrcoatingatdifferenttemperature圖3ImageJ軟件處理過(guò)的SEM微觀形貌Fig.3SEMmicrographsprocessedbyImageJsoftware
【作者單位】： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院;
【基金】：國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題項(xiàng)目(2015ZX06004001-002) 湖南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目([2011]76) 特殊環(huán)境下裝備安全服役技術(shù)-湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湘財(cái)教指[2014]85號(hào))~~
【分類號(hào)】：TG174.444

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于學(xué)勇;程鳳軍;潘毅;楊廷貴;;氮對(duì)鐵錳合金抗腐蝕性能和減振性能的影響[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2007年04期

2 ;鋁—稀土涂層的抗腐蝕性能[J];科技簡(jiǎn)報(bào);1975年08期

3 白新德,徐健,范毓殿;激光表面處理技術(shù)在改善材料抗腐蝕性能上的應(yīng)用[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年12期

4 N.D.TOMASHOV;龍克昌;;增強(qiáng)鈦、鉻與不銹鋼的鈍化作用與抗腐蝕性能的表面陰極合金化方法[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

5 丁長(zhǎng)安,王瑾,季朗勤,朱梅生;鋯在化工介質(zhì)中的抗腐蝕性能及應(yīng)用[J];稀有金屬材料與工程;1990年02期

6 王玉瑋,施廷藻,左文;高強(qiáng)壓鑄鋁合金抗腐蝕性能的研究[J];東北工學(xué)院學(xué)報(bào);1986年04期

7 張秀;王少龍;龍晉明;裴和中;由勁博;;三元絡(luò)合堿性電沉積鋅鎳合金的抗腐蝕性能研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年14期

8 R.D.Kane ,W.K.Boyd ,王謹(jǐn);鈦與鋯在化學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用[J];稀有金屬材料與工程;1984年05期

9 米o(hù)ず湍

本文編號(hào)：2545295