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：表面技术, 2022, 51(01): 69-78.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.007

• 多弧离子镀
• CrN/CrAlN多层涂层
• 腐蚀磨损性能
• 海水环境

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37.65GPa。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0.000 86 mm~3。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。

• 单位
  兰州理工大学; 中国科学院; 杭州汽轮动力集团有限公司