CrTiAlN涂层表面及耐腐蚀性能的研究.doc

CrTiAlN涂层表面及耐腐蚀性能的研究 李潇，施雯，张健，陈智勇 (上海大学材料科学与工程学院，上海 200076) 摘要：本文采用(PVD)非平衡磁控溅射技术，在304不锈钢表面沉积CrTiAlN硬质涂层，测定和研究涂层表面性能和耐腐蚀性能，探索提高奥氏体不锈钢表面性能和耐腐蚀性能的可能性。基于奥氏体不锈钢在含氯离子酸和非氧化性酸中缺乏足够抵抗力的特点，腐蚀介质选用了0.5Mol/L的NaCl水溶液。结果表明CrTiAlN涂层试样表现了优异的表面性能和耐腐蚀性能，特别是对于提高304不锈钢耐点蚀的能力有很大作用。 关键词：304，非平衡磁控溅射，PVD，CrTiAlN，腐蚀 The study of CrTiAlN coating surface and corrosion resistance Li Xiao,Shi Wen,Zhang Jian,Chen Zhi-yong (School of Material Science And Engineering,Shanghai University Shanghai 200072) Abstract: In this paper, CrTiAlN coating has been deposited on surface of 304 stainless steel using an unbalanced magnetron sputtering technology. Coated surface properties and corrosion resistance are characterized with a view to exploring the possibility of improvement in performance. Considering the austenitic stainless steel in the chlorine ion and non-oxidizing acid in the absence of sufficient acid resistance characteristics, 0.5Mol / L of NaCl aqueous solution was selected as a corrosion medium. The results shows that the coated CrTiAlN sample exhibit excellent surface properties and corrosion resistance, especially for that improved pitting resistance of 304 stainless steel plays a significant role in the ability. Keyword: 304，unbalanced magnetron sputtering，PVD，CrTiAlN，corrosion 当不锈钢被暴露在气态或液态的环境中时，其表面会形成一层薄而致密的氧化层以阻止腐蚀性气体或溶液更进一步地渗透到表面以下的金属基体中[1]，提高其耐腐蚀性能。在所有不锈钢钢种中，AISI 304是最常用的钢种。它由奥氏体基体构成，且在大气与大多数氧化性酸介质中拥有良好的耐蚀性。但是，在含氯离子酸与非氧化性酸中，AISI 304不锈钢缺乏足够的腐蚀抵抗力，这也是该种不锈钢的主要缺陷之一[2,3]。 目前，物理气相沉积（PVD）[4,5]技术在金属表面制备各种薄而致密的涂层（大多数为氮化物或碳化物）是改善这种缺陷有效的手段一。PVD主要分为三蒸发镀膜、离子镀膜和溅射镀膜。基于这几种涂覆工艺较低的温度要求，且可将任意固相沉积到所有类型的材料表面等特点使得PVD技术越来越开发应用于沉积硬质耐蚀、耐磨涂层的制备工艺中。因此，为了扩大AISI 304不锈钢在化学介质中的适用性，本文采用了非平衡磁控溅射技术在304不锈钢表面制备CrTiAlN多元复合涂层[6]，用SEM、超景深显微镜等设备对CrTiAlN涂层进行了表面性能测试，并应用阳极极化电位法研究了该涂层在NaCl介质中的耐腐蚀性能。 2.试验方法 在本实验中，将普通商用AISI 304不锈钢按MEC-16电化学工作站所用夹具加工为30×7×3mm3和30×10×6mm3两种规格试样×10×55 mm3，化学成分如表一所示。试样研磨与抛光酒精超声波清洗，用去离子水冲洗后热风吹干采用浙江汇锦梯尔镀层科技有限公司的Teer UDP650/4型系统真空度﹤4×10-3Pa，沉积气压4.0×10-5Torr (1～1.33×10-1Pa)CrTiAlN涂层。沉积工艺为：在-450V偏压下Ar+清