Cr CrN多层膜的构造及侵蚀性能钻研(1)
CrN地膜因其存在的良好的机械性能和抗侵蚀性能劣势，被宽泛用来切割和成型家伙名义改性，在电弧离子镀零碎中，基体能够维持在较高温度，不仅不会莫须有资料的机械性能，同声可以大幅度普及硬度和耐磨损性能。然而，PVD(电弧离子镀)步骤制备CrN地膜时，不行防止的会场产生应力、孔隙、针孔、裂纹等构造缺点，重大的莫须有了地膜的抗侵蚀性能。随着轻工业技能的进一步停滞，必须改善CrN地膜的力学性能和抗侵蚀性能。最近Jehn下结论了最近十年改善地膜抗侵蚀性能的步骤。其中，用PVD步骤制备多层构造和多相构造来改善侵蚀性能是最无意思和最优化的技能。
德国鸿儒W.Brandl等和法国鸿儒J.Creus等用化学镀Ni作为旁边层沉积CrN，别离在1moL/LH2SO4溶液和3%NaCl溶液中电化学测试表明：增添旁边层后，涂层体系防护性能显著普及。同声证实运用氮化物地膜(如TiN)做过渡层，对普及基体的抗侵蚀性能是毫无心思的：台湾鸿儒Yin-Yuchang等经过对CrN离子注入Nb元素，生成了Cr-Nb-N相，存在非晶性质和化学惰性，普及了CrN在3%NaCl溶液中的抗侵蚀性能。台湾学S.Han等用镀银Cr(6μm)做旁边层沉积CrN，在3%NaCl溶液中电化学测试表明：开路电位(OCP)正向挪动450mv，没有旁边层的CrN仅仅挪动了90mv，镀银Cr膜作为钝化层，能够无效防护基体。
固然镀银Cr、化学镀Ni和离子注入都可以普及地膜的抗侵蚀性能，但增多了额定的镀膜岁序，使不得在真空室内一次实现，同声失踪镀膜无净化的劣势，综合思忖，纯非金属作为旁边层是一个很好的停滞位置。思忖CrN硬质涂层不仅在大气条件下运用,也可能在侵蚀介质条件下运用，因而钻研其侵蚀特点，岂但有实践意思,更具实用价格。
白文采纳电弧离子镀设施，在45#钢基体上制备了两种调制比的Cr/CrN多层膜，在综合了地膜的相构造、名义及横截面形貌的根底上，在模仿淡水中评估其抗侵蚀性能，综合其侵蚀机理，探讨了Cr旁边层对CrN地膜的抗侵蚀性能的莫须有。1、试验步骤
基体资料为45#钢，尺寸为Ф30mm×5mm，合金元素的品质(wt.%)：C:0.42～0.50；Cr:≤0.25；Mn:0.50～0.80；Ni:≤0.25；P:≤0.035；S:≤0.035；Si:0.17～0.37。顺次采纳水砂布逐级磨至1000#，并用0.1μm的金刚熟石膏抛光解决。为去除名义可能的污渍，用低声波在盐酸安非拉酮和无水乙醇别离荡涤10min，水环式真空泵并用去离子水荡涤，烘干，随后放入真空设施中。
运用自行研制的等离子体体-离子束源加强沉积设施。靶材纯度为99.9%的铬。镀膜前基体被加热到150℃，背底真空2×10-3Pa，通入高纯氩气，在1000V直流负偏压下对样品继续轰击，以去除名义吸附的气体和杂质，随后偏压维持在-200V，作业气压0.45Pa，负极弧直流电为75A，掌握氮气通断间歇嘘气，制备出5min/10min和5min/15min两种通断距离的Cr/CrN多层地膜，以次简称为Cr/CrN(5/10)和Cr/CrN(5/15)，沉积工夫均为120min。
采纳岛津XRD-6000X射线衍射仪对膜层相构造继续综合，仪器参数为：CuKα，电压40.0kV，直流电30.0mA，扫描步长0.02°；利用JSM-5600LV扫描电子显微镜(SEM)对地膜名义形貌继续了综合；用EPMA-1600型电子探针继续成份综合。在3.5%的NaCl溶液中，采纳M273A恒电位/恒直流电仪测量零碎，直固定电位格式，饱和甘汞电极(SCE)用作参比电极，铂电极用作辅助电极测定膜层的电化学性能，试样名义积为1cm2，先测出试样稳固后的自侵蚀电位，再以60mV/min的进度继续阳极极化扫描，电位扫描规模从-700mV到1200mV。2、构造与探讨2.1、地膜相构造综合
利用X射线衍射仪综合CrN膜层相构造，衍射图谱如图1所示，两种工艺条件制备的Cr/CrN多层膜重要是由CrN(f.c.c)、Cr2N(hex)、Cr(b.c.c)组成，真空机组以Cr2N(111)为择优取向，Cr衍射峰的涌现归功于表层以次Cr旁边层的存在，根据真空技能网的文献:在Cr-N二元地膜体系中，Cr2N相的硬度是很高的，而Cr相硬度绝对较低，存在细致晶粒构造的Cr2N和Cr两相物质的地膜在侵蚀和附着条件下存在优异的性能。与单层CrN地膜相比可知：固然多层沉积并不行以改观膜层的择优取向，然而有可能改观膜层的性能。
图1Cr/CrN多层膜的X射线衍射图谱2.2、Cr/CrN多层膜的形貌
图2为Cr/CrN(5/10)膜层的扫描电镜形貌图像，能够视察到地膜名义存在电弧离子镀特有的大颗粒，除此之外名义平坦致密；图3中EPMA综合后果预示：Cr元素与N元素成份对应起伏稳定，地膜的调制构造为Cr层-过渡层-CrN层的“三明治”构造，这与工艺亲密有关。在沉积多层膜的内中中，采纳了较高的偏压，Cr离子在向基体名义静止的内中中失掉了很高的能量，从而对成长名义产生了较强的离子轰击，地膜沉积内中中使得名义原子团级联碰撞，引发原子团放散，从而招致Cr与CrN之间存在一富Cr的过渡层。另外因为采纳通葬送气的形式，当沉积Cr层时，固然氮气相对停留送入，然而因为真空室内氮气含量周期性变迁，也会招致过渡层的涌现。膜层薄厚大概11μm(8对层)。
另外，对样品名义继续电子探针成份综合(×500)表明：无论单层CrN地膜，还是Cr/CrN多层膜，N原子团含量为28.5%，Cr原子团含量71.5%，N/Cr原子团比约为0.39，远小于CrN中N/Cr原子团比，而濒临Cr2N的化学计量比，表明膜层构造是以Cr2N为重要相，这与XRD的后果相吻合。从之上综合后果表明：咱们所制备的Cr/CrN多层地膜，是以Cr2N(111)为择优取向，含有大批的CrN；存在Cr层-过渡层-CrN层的“三明治”调制构造；与45#钢基体一起形成了一个膜层防护体系(substrate+Cr/CrN)。
图2Cr/CrN（5/10）多层膜的名义形貌（SEM）图3Cr/CrN（5/10）多层膜横截面元素散布（EPMA）
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