碳含量對(duì)磁控濺射Cr-C鍍層性能的影響.pdf

1、本文采用磁控濺射技術(shù)以濺射石墨靶作為碳元素主要來源的方法在高速鋼和單晶硅基體上制備了Cr/C鍍層。采用XPS及XRD對(duì)鍍層的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；使用顯微硬度計(jì)、劃痕儀等對(duì)鍍層的硬度、韌性和結(jié)合強(qiáng)度等力學(xué)性能進(jìn)行了研究；通過銷-盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及光學(xué)顯微鏡研究了鍍層的摩擦磨損性能；采用不同溫度熱處理及電化學(xué)極化曲線評(píng)價(jià)了鍍層的熱穩(wěn)定性和耐蝕性；探討了碳含量變化對(duì)鍍層性能的影響機(jī)理。 研究結(jié)果表明:Cr/C鍍層主要由鉻、

2、碳單質(zhì)和Cr3C2組成。隨著碳含量的增加,鍍層中碳單質(zhì)增加,鉻單質(zhì)減少,鉻碳化合物則在碳含量為51.93 at％時(shí)含量最多。純Cr鍍層為晶態(tài)結(jié)構(gòu),加入碳元素后,鍍層發(fā)生了晶態(tài)→非晶態(tài)轉(zhuǎn)變；隨碳含量增加,Cr/C鍍層硬度上升,韌性下降,除碳含量為17.45 at％的鍍層外,其他Cr/C鍍層均表現(xiàn)出較好的結(jié)合強(qiáng)度,碳含量為42.37 at％,51.93 at％表現(xiàn)出較好的綜合力學(xué)性能；鍍層的摩擦系數(shù)和磨損率隨碳含量升高而降低,鍍層的磨損機(jī)制

3、則發(fā)生了粘著磨損→磨粒磨損的轉(zhuǎn)化；Cr/C鍍層在600℃熱處理后表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性,但當(dāng)碳含量增至75.08 at％時(shí),鍍層在該溫度下剝落失效；Cr/C鍍層在1mol/L NaCl溶液有效地保護(hù)了基體免受腐蝕,碳含量17.45 at％的鍍層具有最優(yōu)的耐蝕性,純Cr層次之,其他鍍層隨著碳含量增加,耐蝕性變差。 不同碳含量Cr/C鍍層中鉻、碳存在形式的變化影響了磨損初期粘著層形成及粘著層與鍍層結(jié)合強(qiáng)度,造成了鍍層摩擦系數(shù)和磨損率的