摘要：目的 为缓解动力系统金属表面发生的空泡失效问题,提高水下装备推进系统在复杂多变环境中的综合服役性能,将涂层技术用于金属材料的表面防护。方法 基于正交实验设计,采用非平衡磁控溅射技术在AISI316不锈钢基体上制备crtialn涂层。采用XRD、SEM、EDS和AFM等测试手段对涂层的物相、形貌、成分和表面粗糙度进行表征;采用维氏硬度计、划痕仪和洛氏硬度计对涂层的显微硬度和膜基结合力进行测试与评估;通过球–盘磨损实验、电化学测试和空蚀实验,分别评价涂层的耐干摩擦磨损、耐腐蚀和抗空蚀性能。结果 实验结果表明,利用正交试验设计调控Cr、Ti和Al靶电流,基于涂层硬度得到最佳靶电流分别为4、8、8 A,此时涂层显微硬度达到1 242HV0.01,纳米硬度为(17.00±0.99) GPa,远高于316不锈钢;涂层的摩擦因数和磨损率远低于316不锈钢;在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中,涂层的腐蚀电位较高,腐蚀电流较小,具有较好的耐腐蚀性能,采用涂层保护后316不锈钢的寿命得到显著提高;在空蚀实验后,316不锈钢的粗糙度从4.5nm增至112.0nm,并出现空蚀坑,而crtialn涂层只出现了褶皱,其粗糙度从4.8 nm增至10.0 nm,仅在涂层缺陷处发生了零星剥落现象。可见,crtialn涂层有效缓解了空蚀的冲击作用,提高了316不锈钢的抗空蚀性能。结论 可将crtialn涂层作为防护涂层,并应用于水利工程装备关键部件。

摘要：采用多弧离子镀在SLD钢表面制备crtialn涂层。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、划痕仪和摩擦磨损试验机等研究渗氮处理对SLD钢表面crtialn涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,未经渗氮处理的SLD钢表面crtialn涂层的微凸体较多,CrN相以(200)晶面生长,涂层显微硬度为2423 HV0.01。渗氮后,CrN相以(111)晶面择优生长且晶粒更加细小,涂层显微硬度提升24%,磨损机理以磨粒磨损、黏着磨损为主,磨损率下降。