冷喷涂Cu包覆AlN增强铜基复合涂层的制备与性能研究

作     者：周胜 王金芳 张孟 杨淑娟 唐宁 邵玲 陆青松 戴晟 张勇 

作者机构：台州学院浙江省工量刃具检测与深加工技术研究重点实验室 浙江理工大学纺织科学与工程学院 台州学院材料科学与工程学院 浙江银轮机械股份有限公司 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(No.52201187) 浙江省重点研发项目(2023C01082) 台州市农业与科技重点研发项目(NYJBGS202201) 

主　　题：冷喷涂 化学镀 铜基涂层 AlN 微观形貌 耐腐蚀性能 

摘      要：目的 通过冷喷涂技术在铜基体上制备了具有高致密高硬度的Cu/AlN涂层，并研究化学镀预处理工艺对冷喷涂Cu/AlN复合涂层微观形貌、力学性能和耐腐蚀性能的影响。方法 采用冷喷涂技术在铜基体表面分别沉积Cu、Cu-AlN(球磨混合)和Cu-Cu@AlN(化学镀包覆)涂层，通过扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌，通过能谱仪(EDS)对涂层元素组成进行了检测，并计算了涂层中AlN的沉积量。借助维氏硬度计和电化学工作站分别对涂层进行了显微硬度和电化学腐蚀行为进行了测试。结果 扫描电镜结果显示，Cu-Cu@AlN和Cu-AlN涂层有着比纯Cu涂层更加致密的微观组织，并且与基体的结合更好，孔隙更少。能谱仪结果显示AlN在涂层中分布均匀，并且Cu-Cu@AlN涂层中AlN的含量明显大于Cu-AlN涂层。Cu-Cu@AlN涂层具有最高的显微硬度(151.8HV)，相比基体提升71%。在模拟海洋环境中的电化学测试结果表明，Cu-Cu@AlN涂层的自腐蚀电位最高(-0.166 7V)，表明其腐蚀倾向最低，自腐蚀电流密度最低(1.18μA/cm2)，相比Cu-AlN涂层降低了一个数量级，表明其具有最佳的耐腐蚀性能。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明，Cu-Cu@AlN涂层具有最高的电荷转移电阻(1 625Ω·cm2)，证实其具有最佳的耐蚀性，这与动电位极化测试的结果一致。结论 通过化学镀预处理的粉体制备出的Cu-Cu@AlN涂层致密，AlN含量高，该涂层的显微硬度和耐腐蚀性能最好，有望应用在铜及铜合金制备的船舶构件，来延长其在海洋环境中的服役寿命。