超硬耐蚀CrB 2 涂层的制备与性能研究
发布时间：2021-11-04 14:46
硬质涂层由于具有高硬度、高强度、低摩擦系数、耐磨损和耐腐蚀等优异的性能,广泛应用于各种表面防护领域,如切削刀具、机加工模具及精密零部件等。随着现代制造业的发展及新领域的不断拓展,各类零部件面临更加恶劣的服役工况,为了进一步提高装备的使用效率和延长其使用寿命,近几年超硬涂层越来越受到人们的关注,传统的超硬涂层往往需要高温及高压制备条件,过渡族金属硼化物涂层由于其强的共价键及丰富的电子结构,有望使超硬涂层得到更广泛应用。由于Cr是一种优异的耐蚀元素,因此CrB2涂层有望满足海工装备对良好力学性能和优异电化学性能的需求。本文采用直流磁控溅射技术,在300oC温度下,通过调整靶面磁场和基体偏压成功制备了CrB2涂层并对组织结构和性能进行了研究,得到如下主要研究结果:（1）制备的CrB2涂层具有强的（001）择优取向,其组织为致密的纳米柱状晶。采用纳米压痕、电化学阻抗谱和电化学极化曲线对涂层的力学及电化学性能测试表明,涂层硬度为45.7±1.6 GPa,达到了超硬涂层的标准,加卸载曲线光滑,没有pop-in现象,验证了涂层内部致密...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气相沉积技术的应用领域
场垂直的磁场，在靶面形成正交的电磁场，电子在这个线式的漂移运动。在距离靶面一定距离处形成电子阱，的碰撞和电离几率，从而使靶材表面的等离子体密度大率明显增加。根据溅射源磁场的不同，可以将磁控溅射非平衡磁控溅射。在磁控溅射放电中，电子脱离磁场的等离体子中的磁场零点决定的。如果磁场零点离靶太远很小，这种磁控源就是平衡型的。在平衡型磁场中，由在靶表面，因此基体上收到的离子很少。减小靶基距虽，但不利于工业应用。相反地，如果磁场的零点离靶表逃脱磁场的约束，这种磁场就是非平衡型磁场。平行于部分二次电子在靶表面，维持且加强靶表面的放电，而将一部分电子和正离子引向基体，从而使得对基体产生
射离子能量高，离化率高，因此制备的涂层具有较好的结合力和速率快，因此广泛的应用于制备硬质涂层。其主要缺点是涂层在大量大颗粒，从而影响涂层的质量。D 涂层生长过程的生长过程直接影响涂层的组织、结构与它最终的性能。大量过程开展了一系列研究，首先是传统的显微观察，利用电子显面分析技术对涂层在生长中的微观演变进行表征。此外，还利研究薄膜的行程过程，常用的成熟的模拟方法有蒙特卡罗（Mon子动力学方法[6]。涂层的形成过程一般分为三个过程，分别是成与长大过程，岛形成与生长结合过程。图 1.3 可以表示涂层子的运动状态和涂层的生长过程[3]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr含量对耐大气腐蚀钢耐大气腐蚀性能的影响[J]. 辛泽洲,牛丽娜,尹延刚. 金属世界. 2017(02)
[2]过渡金属硼化物的结构与性质[J]. 陶强,马帅领,崔田,朱品文. 物理学报. 2017(03)
[3]普通硬质涂层和超硬涂层的研究进展[J]. 黑鸿君,高洁,贺志勇,于盛旺,唐宾. 机械工程材料. 2016(05)
[4]直流磁控溅射非晶碳膜的导电性和耐蚀性[J]. 张海峰,张栋,李晓伟,鲁聪达,柯培玲,汪爱英. 材料研究学报. 2015(10)
[5]HIPIMS制备Cr-B涂层及摩擦学性能[J]. 张树参,柯培玲,李晓伟,李志勇,汪爱英. 中国表面工程. 2015(06)
[6]超硬材料的研究进展及展望（英文）[J]. 徐波,田永君. Science China Materials. 2015(02)
[7]偏压对CrN涂层结构与海水环境摩擦学行为的影响[J]. 郭峰,王永欣,薛群基,王立平. 摩擦学学报. 2014(06)
[8]基片偏压对磁控溅射制备TiB2涂层结构及性能的影响[J]. 谷文翠,李寿德,王怀勇,陈春立,李朋,黄峰. 航空材料学报. 2014(05)
[9]材料理论硬度与键合性质的关系研究(英文)[J]. 喻秋山. 长江大学学报(自科版). 2014(01)
[10]海洋工程装备产业现状发展分析[J]. 刘全,黄炳星,王红湘. 中国水运(下半月刊). 2011(03)
硕士论文
[1]过渡金属硼化物、碳化物、氮化物的第一性原理研究[D]. 杜香坡.河南大学 2010
本文编号：3475943
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气相沉积技术的应用领域
场垂直的磁场，在靶面形成正交的电磁场，电子在这个线式的漂移运动。在距离靶面一定距离处形成电子阱，的碰撞和电离几率，从而使靶材表面的等离子体密度大率明显增加。根据溅射源磁场的不同，可以将磁控溅射非平衡磁控溅射。在磁控溅射放电中，电子脱离磁场的等离体子中的磁场零点决定的。如果磁场零点离靶太远很小，这种磁控源就是平衡型的。在平衡型磁场中，由在靶表面，因此基体上收到的离子很少。减小靶基距虽，但不利于工业应用。相反地，如果磁场的零点离靶表逃脱磁场的约束，这种磁场就是非平衡型磁场。平行于部分二次电子在靶表面，维持且加强靶表面的放电，而将一部分电子和正离子引向基体，从而使得对基体产生
射离子能量高，离化率高，因此制备的涂层具有较好的结合力和速率快，因此广泛的应用于制备硬质涂层。其主要缺点是涂层在大量大颗粒，从而影响涂层的质量。D 涂层生长过程的生长过程直接影响涂层的组织、结构与它最终的性能。大量过程开展了一系列研究，首先是传统的显微观察，利用电子显面分析技术对涂层在生长中的微观演变进行表征。此外，还利研究薄膜的行程过程，常用的成熟的模拟方法有蒙特卡罗（Mon子动力学方法[6]。涂层的形成过程一般分为三个过程，分别是成与长大过程，岛形成与生长结合过程。图 1.3 可以表示涂层子的运动状态和涂层的生长过程[3]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr含量对耐大气腐蚀钢耐大气腐蚀性能的影响[J]. 辛泽洲,牛丽娜,尹延刚. 金属世界. 2017(02)
[2]过渡金属硼化物的结构与性质[J]. 陶强,马帅领,崔田,朱品文. 物理学报. 2017(03)
[3]普通硬质涂层和超硬涂层的研究进展[J]. 黑鸿君,高洁,贺志勇,于盛旺,唐宾. 机械工程材料. 2016(05)
[4]直流磁控溅射非晶碳膜的导电性和耐蚀性[J]. 张海峰,张栋,李晓伟,鲁聪达,柯培玲,汪爱英. 材料研究学报. 2015(10)
[5]HIPIMS制备Cr-B涂层及摩擦学性能[J]. 张树参,柯培玲,李晓伟,李志勇,汪爱英. 中国表面工程. 2015(06)
[6]超硬材料的研究进展及展望（英文）[J]. 徐波,田永君. Science China Materials. 2015(02)
[7]偏压对CrN涂层结构与海水环境摩擦学行为的影响[J]. 郭峰,王永欣,薛群基,王立平. 摩擦学学报. 2014(06)
[8]基片偏压对磁控溅射制备TiB2涂层结构及性能的影响[J]. 谷文翠,李寿德,王怀勇,陈春立,李朋,黄峰. 航空材料学报. 2014(05)
[9]材料理论硬度与键合性质的关系研究(英文)[J]. 喻秋山. 长江大学学报(自科版). 2014(01)
[10]海洋工程装备产业现状发展分析[J]. 刘全,黄炳星,王红湘. 中国水运(下半月刊). 2011(03)
硕士论文
[1]过渡金属硼化物、碳化物、氮化物的第一性原理研究[D]. 杜香坡.河南大学 2010
本文编号：3475943
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