目的 研究Ni元素在CrNiN涂层中的存在形式,阐明Ni含量对CrNiN涂层的微观结构、力学性能和耐腐蚀性能的影响.方法 采用磁控溅射技术,在控制Cr靶功率不变的条件下,通过改变NiCr靶电流制备3种不同Ni含量的CrNiN涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束显微镜(FIB)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪、电化学工作站等测试方法表征涂层的成分、组织结构、力学性能和耐腐蚀性能.结果 当NiCr靶电流由0.5 A增加到1.0 A时,CrNiN涂层中的Ni含量(均用原子数分数表示)由6.84％增加到13.36％,CrNiN涂层具有明显的(200)择优取向.CrNiN涂层主要由CrN相组成,存在少量的Cr2N相和Ni金属相.随着Ni含量的增加,CrNiN涂层的硬度先增大后减小,当Ni含量为8.57％时,CrNiN涂层的硬度相对于CrN涂层提高了 36％,达到了(16.9±0.7)GPa,韧性和抗塑性变形能力也明显提高;CrNiN涂层的腐蚀电流密度逐渐减小,耐腐蚀性增强.当Ni含量为13.63％时,涂层的自腐蚀电位为-0.096 V,腐蚀电流密度为5.21×10-9 A/cm2,耐腐蚀性能最优.结论 随着CrNiN中Ni含量的增多,涂层的致密性提高.当涂层中的Ni含量为8％左右时,其力学性能和耐腐蚀性能均得到提升.

磁控溅射;CrNiN涂层;Ni含量;微观结构;力学性能;耐腐蚀性能

汪汝佳;王振玉;刘应瑞;都宏;卢春山;汪爱英;柯培玲

浙江工业大学化学工程学院,杭州310014;中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,浙江宁波315201;中国科学院大学材料与光电研究中心,北京100049

表面技术

[1]汪汝佳;王振玉;刘应瑞;都宏;卢春山;汪爱英;柯培玲-.Ni含量对CrNiN涂层结构与性能的影响)[J].表面技术,2022(05):158-165

CrNiN

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