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多弧离子镀CrAlSiN涂层对Cr12MoV钢显微硬度和耐磨性影响的研究

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热加工工艺 2024年第8期53卷 151-154页

作者：汪学静周志明袁林曾潇陈曦李成信曾华成重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 重庆合创纳米科技有限公司重庆400054 重庆长安工业(集团)有限责任公司重庆401120

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为... 详细信息

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为3471 HV,是基体硬度(283HV)的12倍以上。氮化处理后镀膜层的摩擦系数低于淬火后镀膜层的摩擦系数。综合对比各试样的硬度、耐磨性、摩擦系数可知,多弧离子镀CrAlSiN涂层前氮化处理的效果优于淬火处理的。

关键词：多弧离子镀 CrAlSiN涂层 Cr12MoV钢淬火氮化

1000和1100℃下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

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稀有金属材料与工程 2024年第7期 1962-1969页

作者：刘世宏肖魏魏罗彪黄景昊邹树梁刘义龙任峥豪南华大学机械工程学院南华大学核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为，采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品，在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验，采用高... 详细信息

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为，采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品，在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验，采用高精度天平获得样品氧化增重，采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示，多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒，Cr涂层沿着（110）晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律，1100℃的蒸气氧化速率明显高于1000℃，相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后，样品表面生成晶须状氧化物，且氧化物间存在大量微孔。在1100℃高温蒸气氧化3和4 h后，样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构，由外向内分别为Cr2O3层，Cr涂层，Cr-Zr扩散层，α-Zr（O）层（ZrO2层）。但表面Cr2O3层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的，而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大，且与氧化时间基本呈线性关系。因此，采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000和1100℃下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。

关键词： Cr涂层Zr-4合金高温蒸气氧化氧化速率 Cr-Zr扩散多弧离子镀

多弧离子镀沉积TiAlSiN涂层微观结构及力学性能分析

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金属加工（冷加工） 2024年第3期 67-70页

作者：陈亚奋董子豪广东华升纳米科技股份有限公司广东东莞523826

为开发适用于切削316L不锈钢的刀具涂层,现采用多弧离子镀技术在硬质合金基体上沉积TiAlSiN纳米复合涂层的方法,此方法可为该涂层体系进行不锈钢加工的深入研究提供参考。

关键词：多弧离子镀 316L不锈钢 TiAlSiN涂层细晶强化纳米硬度

多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响

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金刚石与磨料磨具工程 2023年第5期43卷 586-591页

作者：杨小璠林海洋陈艺聪纪荣杰沈志煌李凌祥集美大学海洋装备机械工程学院福建厦门361021 厦门慧至拓数字制造技术研究院福建厦门361100

在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳... 详细信息

在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层,利用压痕仪及扫描电镜分析观察3种涂层的力学性能及形貌特征,且在相同条件下对3种PCB涂层铣刀进行涂层性能对比试验,分析刀具磨损机理。结果表明:3种工艺方案的涂层均有较好的膜基结合力;AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层铣刀使用寿命最长,约为CrN/AlCrN复合涂层铣刀的1.5倍,AlCrN单涂层铣刀的1.9倍;且其涂层的致密性和表面质量最好,更适用于IT158覆铜板的高速切削加工。

关键词： PCB 多弧离子镀 AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层铣削刀具寿命

化学镀Pt对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响

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表面技术 2023年第3期52卷 228-236页

作者：闫吕英董志宏鲍泽斌中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学合肥230026

目的改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀... 详细信息

目的改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀层,经真空退火处理后获得Pt改性的NiCoCrAlY涂层。通过1050℃恒温氧化和循环氧化试验测试涂层的高温氧化性能,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电子探针等手段对涂层物相及元素分布进行分析。结果经化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层恒温氧化20 h的氧化增重由0.78 mg/cm^(2)减小至0.47 mg/cm^(2),氧化速率常数由6.32×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为2.16×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s);而循环氧化300次的氧化增重由1.52 mg/cm^(2)减小至1.05 mg/cm^(2),氧化速率常数由1.93×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为9.86×10^(-13)g^(2)/(cm^(4)·s)。2种涂层在本试验氧化条件下生成的氧化膜均为α-Al_(2)O_(3),但NiCoCrAlY涂层生成的氧化膜更厚且起伏明显,同时在局部区域向涂层内生长,特别是循环氧化后期氧化膜还发生了局部剥落。化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层表面生成的氧化膜明显变薄,且致密、平坦,无开裂和剥落现象,同时氧化膜向涂层内的生长得到了有效抑制。结论化学镀Pt改性可进一步提高多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能。

关键词：化学镀Pt 高温氧化显微组织 NiCoCrAlY涂层 α-Al_(2)O_(3) 多弧离子镀

粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

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表面技术 2023年第6期52卷 276-284,360页

作者：李梦奇彭徽文娇郭洪波北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 高温结构材料与涂层技术工信部重点实验室北京100191

目的研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1100℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化... 详细信息

目的研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1100℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验,采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析,并与传统铸造靶材进行对比。结果采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀,相尺寸约为5μm,相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1100℃、200 h的高温氧化,P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm^(2),低于铸造靶材制备的涂层(C涂层,1.10 mg/cm^(2))。在200 h后,P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整,而C涂层表面的TGO出现了剥落现象,P涂层的活性元素均匀分布,促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7),提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ-Al_(2)O_(3)的快速生成,有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材,采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。

关键词：多弧离子镀高温防护涂层 MCrAlY 抗氧化性能微观组织

多弧离子镀AlO-TiO/FeCrAl涂层的热冲击性能及在静态铅铋中的耐腐蚀行为研究

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核动力工程 2023年

作者：张顺蔺潘东尹星陈勇赵海波孙兰王均中国核动力研究设计院四川大学分析测试中心四川大学机械工程学院

为探索一种核电用包壳材料FeCrAl合金表面涂层的制备方法，本文利用多弧离子镀技术在FeCrAl合金表面制备了以FeCrAl作为过渡层的Al2O3-TiO2涂层，对试样进行热冲击实验以探究涂层的抗热冲击性能，对试样进行600℃、1000 h静态铅铋合金(L... 详细信息

为探索一种核电用包壳材料FeCrAl合金表面涂层的制备方法，本文利用多弧离子镀技术在FeCrAl合金表面制备了以FeCrAl作为过渡层的Al2O3-TiO2涂层，对试样进行热冲击实验以探究涂层的抗热冲击性能，对试样进行600℃、1000 h静态铅铋合金(LBE)腐蚀实验，研究涂层的耐腐蚀性能，表征和分析了试样经LBE腐蚀前后的相组成和显微形貌。结果表明，通过多弧离子镀制备的Al2O3-TiO2为非晶态，30次热冲击试验后涂层未出现开裂、脱落等现象。腐蚀后，FeCrAl基体试样表面发生明显溶解腐蚀。而X射线衍射分析显示涂层试样在腐蚀后Al2O3发生结晶，表层Al2O3结构收缩出现孔隙，而涂层内部仍保持致密，且截面分析显示LBE未渗入涂层内部。因此，Al2O3-TiO2/FeCrAl涂层能有效地阻止LBE对基体材料的腐蚀。

关键词： FeCrAl合金多弧离子镀 Al O -TiO /FeCrAl涂层抗热冲击性能铅铋(LBE)腐蚀

2Cr13钢离子渗氮和WCrAlTiSiN离子镀复合处理及电化学行为

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中国表面工程 2024年第1期37卷 137-147页

作者：卢金鹏张念武王政伟张哲浩邵明昊李杨何永勇烟台大学核装备与核工程学院烟台264005 中国船级社青岛分社青岛266072 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 烟台大学机电汽车工程学院烟台264005

马氏体不锈钢的常规表面改性方法基本局限在单一化学热处理或镀膜,对表面性能的提升有限。对2Cr13不锈钢进行离子渗氮与多弧离子镀WCrAlTiSiN纳米多层涂层复合强化处理,研究其在天然海水环境中的耐腐蚀性能。采用不同的表面强化工艺,即... 详细信息

马氏体不锈钢的常规表面改性方法基本局限在单一化学热处理或镀膜,对表面性能的提升有限。对2Cr13不锈钢进行离子渗氮与多弧离子镀WCrAlTiSiN纳米多层涂层复合强化处理,研究其在天然海水环境中的耐腐蚀性能。采用不同的表面强化工艺,即未处理(Untreated)、低温渗氮处理(LPN)、高温渗氮处理(HPN)、单一镀膜处理(Coating)、低温渗氮+镀膜处理(LPN+C)和高温渗氮+镀膜处理(HPN+C)。采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计对不同样品的组织结构、化学成分和硬度等进行表征。采用电化学阻抗法和动态电位极化法对2Cr13在天然黄海海水中的电化学行为进行测试。试验结果表明:WCrAlTiSiN涂层可在一定程度上提升腐蚀性能,但是溶液中的Cl^(−)通过较薄单一涂层的缺陷侵入基体。LPN样品因渗氮层的存在提升了一定的耐腐蚀性能,而HPN样品因为渗氮温度过高而导致CrN大量析出,使得样品表面出现“贫Cr”现象,耐腐蚀性能下降。复合处理样品的渗氮层-WCrAlTiSiN涂层可形成保护屏障,有效阻止电荷转移和电流从阳极流向阴极,提高2Cr13钢在海水环境中的耐腐蚀性能。通过离子渗氮-多弧离子镀WCrAlTiSiN纳米涂层复合强化方法可有效提升马氏体不锈钢在海水中的耐腐蚀性能。

关键词：氮化物涂层离子渗氮多弧离子镀显微硬度电化学腐蚀

离子渗氮对多弧离子镀CrN涂层摩擦学性能的影响

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表面技术 2022年第11期51卷 262-270页

作者：杨九州李立张敏周少兰詹青青黄安畏杨莉婕陈汉宾李忠盛西南工程技术研究所重庆401329 重庆市育才中学重庆400031

目的采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,以提高大载荷条件下基体表面CrN涂层的耐磨性能。方法首先采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,再采用多弧离子镀在强化后的基体表面上沉积硬质CrN涂层。采用金相显微镜和扫描电镜观察分析基体和涂层的... 详细信息

目的采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,以提高大载荷条件下基体表面CrN涂层的耐磨性能。方法首先采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体,再采用多弧离子镀在强化后的基体表面上沉积硬质CrN涂层。采用金相显微镜和扫描电镜观察分析基体和涂层的微观形貌,采用划痕试验测试涂层与基体的结合力,采用维氏硬度表征涂层及基体不同深度的硬度,通过大载荷摩擦磨损试验研究基体强化对涂层耐磨性的影响。结果经离子渗氮后,40Cr钢基体的表面硬度由380HV提高至879HV,渗层深度达到0.30 mm;多弧离子镀CrN涂层的表面硬度为2380HV,厚度为33μm,涂层的结合力达到37.79 N。摩擦磨损试验结果表明,40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.92,磨损量为43.1 mg,磨痕宽度和深度分别为1805、224μm;经离子渗氮后40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.68,磨损量为28.4 mg,磨痕的宽度和深度分别为1260、156μm;未强化基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.55,磨损量为19.4 mg,磨痕的宽度和深度分别为884、89μm,在摩擦磨损试验中出现了涂层剥落失效现象;经强化后基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.42,磨损量为2.6 mg,磨痕的宽度和深度分别为328、16μm,未出现涂层剥落现象。结论采用离子渗氮强化基体的方法,使基体、渗氮层、CrN涂层形成了硬度梯度,提高了多弧离子镀CrN涂层的耐磨性能,避免在大载荷条件下出现因基体变形引起的涂层脱落失效。

关键词：离子渗氮多弧离子镀 CrN涂层摩擦磨损渗镀复合硬度梯度