多界面CrN/CrAlN涂层在海水环境中的腐蚀磨损性能研究

• 作者: 李文生 孙绪伟 王永欣 李金龙 王春婷 隋永枫 蓝吉兵
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 多弧离子镀 CrN/CrAlN多层涂层 腐蚀磨损性能 海水环境
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 腐蚀与防护|Corrosion and Protection
• 页码范围: 69-78
• 页数: 10页
• 分类号: TG174.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.007

摘要

目的 通过多界面结构CrN/CrAlN涂层来提高316不锈钢在海水中的耐腐蚀磨损性能.方法 采用多弧离子镀技术在316不锈钢基底表面制备CrAlN单层和CrN/CrAlN多层涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备表征涂层的微观结构和相组成;借助纳米压痕仪及划痕仪分别测试涂层的硬度和结合强度;通过往复式摩擦磨损试验机及电化学工作站,实时记录涂层在人工海水环境下摩擦系数和电化学信号的连续变化,并采用扫描电子显微镜对磨痕形貌进行分析,评价CrAlN单层和CrN/CrAlN多层涂层在人工海水环境中的腐蚀磨损特性.结果 CrN/CrAlN多层涂层结构致密,层间界面清晰,厚度大约在4.12μm,力学性能优异,其硬度高达37.65 GPa.在海水环境中,摩擦系数随外加电位增加而降低,且当外加电位为0.2 V时,最低摩擦系数在0.29左右.而多层涂层损失量变化规律与之相反,当外加电位为–0.6 V时,其具有最低损失量,大约为0.00086 mm3.相比CrAlN单层涂层,CrN/CrAlN多层涂层的腐蚀电流密度降低,损失量显著减小.结论 CrN/CrAlN多层涂层具有致密的多界面结构,在海水环境中的耐腐蚀磨损性能更为优异.主要失效机制为磨粒磨损、塑性变形和腐蚀磨损.