Ni含量对CrNiN涂层结构与性能的影响

作者:汪汝佳; 王振玉; 刘应瑞; 都宏; 卢春山; 汪爱英; 柯培玲
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目的研究高山涂层中Ni元素的存在形式,阐明Ni元素含量对高山涂层微观结构、力学性能和耐蚀性的影响。方法在控制Cr靶功率的条件下,通过改变NiCr靶电流制备三种不同Ni含量的CrNiN涂层。采用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、电化学工作站等试验方法对涂层的成分、微观结构、机械性能和耐腐蚀性进行了表征。结果当NiCr靶电流从0.5A增加到1.0A时,CrNiN涂层中的Ni含量(均以原子序数分数表示)从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,少量为Cr2N相和Ni金属相。随着Ni含量的增加,CrNiN涂层的硬度先升高后降低。当Ni含量为8.57%时,Alpine涂层的硬度比CrN涂层提高了36%,达到(16.90.7)GPa,韧性和塑性变形抗力也显著提高。CrNiN涂层的腐蚀电流密度逐渐减小,耐蚀性增强。当Ni含量为13.63%时,涂层的耐蚀性为-0.096v,腐蚀电流密度为5.2110-9a/cm2。结论随着CrNiN中Ni含量的增加,涂层的致密性增加。当Ni在涂层中的含量为8%左右时,其力学性能和耐蚀性都得到了提高。