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二硼化鉻

2021-04-10 14:40:38

產品名稱:二硼化鉻

二硼化鉻分子式:B2Cr

分子量:73.62

英文名稱:Chromium boride (CrB2)EINECS:234-499-3

密度:5.15英文別名:Chromiumdiboride; Monochromium diboride

閃點:熔點:1550℃

用于高溫電導體和合金陶瓷的制造。

  二硼化鉻(CrB_2)涂層具有高熔點、高硬度、高耐磨性和耐蝕性,再加上其良好的化學惰性以及不易于與金屬發生粘結的特點,作為硬質防護涂層有望能夠滿足這些特殊切屑加工要求。本論文主要基于國內外對CrB_2涂層的研究進展和硬質涂層發展趨勢,重點圍繞復合PVD技術沉積CrB_2涂層的制備、結構和性能開展了研究,有關研究結果具有重要科學意義和應用價值。本文首先采用高功率脈沖磁控濺射沉積技術(HiPIMS)沉積CrB_2涂層,對涂層的成分組成、物相結構和力學性能進行了表征,重點研究了不同測試環境(干摩擦、蒸餾水和海水環境)下涂層的摩擦磨損行為。結果表明:CrB_2涂層呈現(101)擇優取向,物相結構組成主要為CrB_2和少量Cr,涂層中B/Cr的原子比為1.76,硬度和彈性模量分別為26.9±1.0 Gpa和306.7±6.0 GPa。涂層在干摩擦、蒸餾水和海水環境中的摩擦系數分別為0.75、0.26和0.22,涂層在蒸餾水和海水環境中摩擦時,由于蒸餾水和海水的邊界潤滑作用,摩擦因數均明顯降低,干摩擦和在蒸餾水環境下的摩擦磨損機制是磨粒磨損,而在海水環境下摩擦時,是腐蝕磨損和磨粒磨損的協同作用。其次,作為與HiPIMS技術的對比,采用直流磁控濺射技術,通過調節靶基距,獲得了接近CrB_2化學計量比的涂層,隨沉積溫度變化,B/Cr原子比在1.9~2.0之間,XPS結果表明涂層仍主要由CrB_2和少量的Cr組成,涂層粗糙度較小,Rq在1.11~1.95 nm之間;隨著沉積溫度的升高,基體表面吸附原子擴散能力增強,涂層結晶性逐漸升高,晶體結構由(101)和(001)的混合取向轉變為(001)擇優取向;涂層截面形貌由疏松多孔的纖維狀結構,轉變為粗大的柱狀結構(直徑約50 nm),Z后轉變為了致密的納米柱狀結構(直徑約4~7 nm)。隨沉積溫度的升高,涂層的力學性能明顯提高,沉積溫度大于300℃時,可獲得硬度大于40 GPa的超硬CrB_2涂層,當沉積溫度為400℃時,涂層的硬度高達50.7±2 Gpa。微觀結構和力學性能隨沉積溫度的演變歸因于沉積原子擴散運動逐漸增強產生的(001)擇優取向和組織結構的致密化。Z后,本文還研究了(101)和(001)擇優取向的CrB_2涂層的熱穩定性能,并測試了硬質合金基體和不同沉積溫度下CrB_2涂層在3.5 wt.%NaCl溶液中的基本電化學性質。研究表明:(101)擇優取向的CrB_2涂層在1000℃時生成了新相,而(001)擇優取向的CrB_2涂層在1000℃及以下未發生明顯相的分解和轉變,呈現出更高的高溫穩定性,這歸因于(101)擇優取向的CrB_2涂層更高的表面能和晶格畸變能而具有較小的相變激活能;雖然CrB_2涂層的腐蝕電位高于硬質合金,但腐蝕電流密度降低了近2個數量級,說明在含Cl-1的腐蝕介質中,CrB_2涂層可有效的防護硬質合金。


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