随着科技?经济和军事等领域的急剧发展，各个 国度为了加强自身的海防军事力量，将大量的金属 利用到了海洋军事设备中 [1-2]?海水是一种电解质，含有大量侵蚀性氯离子?在海洋环境中的氧气更容 易得到电子变为负极，而金属则更容易失去电子变 为阳极，产生电化学侵蚀 [4-5]?因而，合用于海洋环境金属系统的钻研备受关注?钛合金拥有重量轻?比强度高?耐侵蚀等特点 [6], 是一种利用于海洋工程的梦想资料，被誉为 “海洋金属”, 可用于制备舰船的各类设备部件 [7-9]?钛合金设备部件在刻薄的海洋环境中服役，其服役寿命对耐热性，尤其是耐侵蚀性 能提出了更高的要求?涂敷防护涂层是加强其耐侵蚀性的必要伎俩?Cr 拥有良好的耐侵蚀个性，是 舰用钛合金设备部件理论涂敷涂层的选择之一?

目前，在钛及钛合金理论涂敷 Cr 涂层的传统步骤为电镀法 [13]?电镀 Cr 涂层拥有硬度较高 (镀层维 氏硬度达到 750 HV)?耐磨性较好等利益?但存在 电镀镀速较慢?镀液守护难题?Cr??传染环境?Cr 涂层拥有微裂纹等弊端?近年来开发的电弧离子镀技术拥有涂层沉积速度快?涂层理论平坦无裂纹缺点等利益，可较好的代替电镀 Cr 涂层?Park 等人 [15] 选取电弧离子镀技术在 Zr-4 合金钢理论制备了 Cr 膜层，在 1473 K 的环境中进行 2000 s 的高温试验后，Cr 膜层理论天生了一层较薄的 Cr?O?氧化层，可有效；；；つ诓康 Zr-4 合金免受氧化侵蚀?Franz 等 [16] 选取电弧离子镀制备了 Al??Cr?V??N 涂层，并钻研了其力学机能与摩擦磨损机能?了局批注：Al??Cr?V??N 涂层的硬度与 Al??Cr??N 相差不大，在 700 ℃旋转摩擦试验中，天生拥有自光滑作用的 V?O?相；；；Al??Cr?V??N 涂层的摩擦系数远低于 Al??Cr??N?,

本文选取电弧离子镀技术在钛合金理论沉积 Cr 涂层，钻研钛合金及 Cr 涂层的高温氧化和耐盐雾侵蚀机能，为舰用钛合金设备部件的开发提供尝试和理论凭据?

1、、、尝试

1.1 尝试资料

选取线切割技术，将钛合金切割成 2 cm×1 cm× 0.5 cm 的试样?用 1500# 的砂纸打磨试样理论至光滑，再用研磨膏抛光，而后超声波洗濯备用?利用电弧离子镀技术在钛合金试样理论沉积 Cr 涂层，前提为：真空度 6×10?Pa, 温度 300℃,NH 压力 2~3 Pa, 偏置电压 800~1000 V, 沉积功夫 10~20 min [17]?

1.2 尝试步骤

钛合金和 Cr 涂层试样的高温氧化尝试在 SX212-10 型马弗加热炉中进行?拔取钛合金和 Cr 涂层试样各 3 个，温度为 650 ℃, 保温 10 min, 取出后空冷 5 min, 此为一个循环，共做 6 个循环?

使用重庆万达仪器有限公司的 DCTC1200P 型盐雾尝试箱对钛合金和 Cr 涂层试样进行加快侵蚀试验?温度为 35 ℃, 盐雾 pH 值为 6.5~7.2,NaCl 溶液浓度为 5%, 盐雾率为 0.0125 ~ 0.0250 mL?cm???h??。。尝试过程中采取陆续雾状喷出模式，喷雾压力为 0.07~0.15 MPa, 相对湿度 94±5%?每天最多开箱一次，每次开箱功夫不超过 30 min?拔取钛合金试样和 Cr 涂层试样各 3 个，放入盐雾箱时试样与水平呈 15~30°?侵蚀后，将试样在蒸馏水中煮沸 5 min, 冷风吹干备用?

选取 S-3400N 型扫描电镜 (SEM/EDAX) 和 JED-2300/2300F 型 X 射线能谱分析 (EDS), 对氧化和侵蚀后的钛合金以及 Cr 涂层试样进行描摹观察及成分分析?

2、、、了局与会商

2.1 钛合金试样原始描摹

图 1 为钛合金试样理论原始描摹?由图 1 能够看出，试样理论平展，呈 “明?暗” 两种描摹?色彩较暗区域，如图 1 中箭头 A 所示，EDS 分析该区域富含 89.01% 的 Ti 元素和 6.96% 的 Al 元素；；；色彩较明亮的区域，如图 1 中箭头 B 所示，经 EDS 分析该区域富含 83.58% 的 Ti 元素和 7.58% 的 Mo 元素?

2.2 Cr 涂层试样原始描摹

图 2 为 Cr 涂层试样的理论描摹和截面描摹?由图 2 (a) 能够看出，试样理论重要出现出两种较显著的状态：一种是狼藉散布在理论，数量较少?巨细不一的明亮颗粒，如箭头 A 所示；；；另一种是色彩较暗?有少量突起的平展区域，如箭头 B 暗示?经 EDS 分析，箭头 A 处富含 98.64% 的 Cr 元素和 1.36% 的 O 元素，箭头 B 处富含 98.64% 的 Cr 元素和 1.36% 的 O 元素?批注涂层由单一 Cr 元素组成?由图 2 (b) 的截面描摹可观察到：涂层厚度约 34 ?m, 结构致密，内部无缺点；；；涂层与基体间结合缜密，无显著缝隙?

2.3 高温氧化后试样的描摹及成分分析

钛合金和 Cr 涂层试样经 650 ℃氧化 1 h 后的理论描摹如图 3 所示?由图 3 (a) 能够看出，钛合金试样在 650 ℃经循环氧化 1 h 后，理论产生了严重的氧化景象，出现两种状态：部门区域被平展?色彩发暗的氧化膜覆盖，如图 3 (a) 中箭头 A 所示；；；其余区域为横纵相间，以横向扩大为主的裂纹，其中横向裂纹两侧有少量堆积物质，如图 3 (a) 中箭头 B 所示?此外，在试样理论出产了少量白色发亮的颗粒物，如图 3 (a) 中箭头 C 所示?由图 3 (b) 能够看出，Cr 涂层在 650 ℃循环氧化 1 h 后，理论被氧化膜齐全覆盖，未观察到显著的裂纹和缺点，理论仅有部门隆起和少量白色颗粒状物质?A?B?C 三处的 EDS 分析数据了局如表 1 所示?

表 1 钛合金基体氧化后各区域的元素含量 

Tab. 1 Element content in each region of titanium alloy matrix after oxidation

隆起区域如图 3 (b) 中箭头 A 所示，EDS 分析隆起处富含 96.38% 的 Cr 元素和 3.62% 的 O 元素?白色颗粒如图 3 (b) 中箭头 B 所示，EDS 分析富含 95.78% 的 Cr 元素和 4.22% 的 O 元素?隆起处和白色颗粒均为 Cr 涂层和 Cr 的氧化物，批注 Cr 涂层在 650 ℃经循环氧化 1 h 后，仅部门被氧化?

2.4 盐雾侵蚀后试样的描摹及成分分析

图 4 为钛合金及 Cr 涂层试样盐雾侵蚀 720 h 后的理论描摹?由图 4 (a) 能够看出，钛合金试样在盐雾侵蚀 720 h 后，理论产生了严重的侵蚀景象?其理论出现三种状态：部门区域阐发为突起?色彩发黑的剥落层，如图 4 (a) 中箭头 A 所示，经 EDS 分析富含 53.67% 的 Ti 元素和 30.38% 的 C 元素；；；部门区域为连成片状的小颗；；；虻ザ佬】帕，如图 4 (a) 中箭头 B 所示，经 EDS 分析颗粒物富含 49.53% 的 Ti 元素和 20.90% 的 C 元素；；；部门出现出光滑平坦且色彩发暗的区域，如图 4 (a) 中箭头 C 所示，经 EDS 分析富含 70.35% 的 Ti 元素和 10.04% 的 O 元素?

由图 4 (b) 可观察到，Cr 涂层经盐雾侵蚀 720 h 后，理论覆盖了一层拥有肯定厚度且色彩较暗的薄膜，未观察到显著的剥落；；；在理论散落有大量白色颗粒状物质，其余为平展但并不但滑的区域?色彩较暗的薄膜如图 4 (b) 中箭头 A 所示，白色颗粒物质如图 4 (b) 中箭头 B 所示，平展区域如图 4 (b) 中箭头 C 所示?Cr 涂层侵蚀后各区域的 EDS 分析了局如表 2 所示?薄膜处和白色颗粒为盐雾侵蚀过程中未洗濯干净的 NaCl 颗粒?C 元素是溅射导电粉引入?而平展区域险些未被侵蚀，批注盐雾侵蚀 720 h 后，Cr 涂层无显著侵蚀迹象?

表 2 Cr 涂层侵蚀后各区域元素含量 

Tab. 2 Element content of each area of Cr coating after corrosion

2.5 高温氧化了局分析

合金氧化是热力学和动力学两种成分共同作用的了局?从热力学角度分析：Ti 元素与 O 元素的亲和力较高，钛合金中的重要元素为 Ti, 因而在 650 ℃ 的氧化初期，Ti 元素优先与 O 元素产生选择性氧化，天生 Ti 的氧化物；；；随氧化功夫耽搁和循环次数增多，出格是循环过程中频仍冷热交替，钛合金理论氧化初期形成的氧化物产生开裂，进而导致基体产生细小开裂?钻研批注，相对滑润理论，合金元素产生氧化时，更容易产生在裂纹的边?角等应力相对集中的缺点处?如图 3 (a) 所示，在钛合金理论断裂处 Ti 元素与 O 元素的含量较高，批注此区域有利于 Ti 氧化物的天生，并形成氧化的堆积物?

Cr 涂层中仅含有一种金属元素，其氧化过程仅受热力学成分决定?650 ℃时的尺度摩尔天生吉布斯自由能为 - 852 kJ/mol?凭据热力学能量最小化道理，650 ℃涂层中的 Cr 元素可自动产生氧化反映，在涂层理论天生氧化物?由于涂层中 Cr 元素含量单一，且涂层理论平坦?无显著缺点，因而天生的氧化物均匀地覆盖在涂层理论?如图 3 (b) 所示，在一样温度经过一样功夫的氧化之后，Cr 涂层理论没有显著变动，只有部门颗粒的隆起体积增大，这是由于氧化后氧化物质体积膨胀造成的?由此可见，在 650 ℃时 Cr 涂层对钛合金基体拥有；；；ぷ饔?

2.6 盐雾侵蚀了局分析

钛合金和 Cr 涂层盐雾侵蚀 720 h 后，通过理论描摹 (图 4), 可观察到钛合金的侵蚀水平大于 Cr 涂层?在钛合金理论侵蚀景象严重，O 元素含量显著升高，既有颗粒的出现，也有剥落层出现?钛合金在盐雾中的侵蚀是一种电化学侵蚀，盐雾中的拥有溶化氧化膜的能力，使得氧很容易接触到基体理论，从而进一步侵蚀?顺次循环，以至剥落层越来越厚，最终产生脱落?

Cr 涂层在侵蚀一样功夫后，理论形成由小颗粒组成的较大面积片状物，经分析重要为 NaCl, 未见剥落区域，可见侵蚀景象并不是出格严重?原因在于：Cr 涂层可在理论天生一层的致密氧化膜，该氧化物膜的抗侵蚀能力强，能很快在金属理论天生，能够预防氧气?水分和其它有害的物质与金属理论接触，从而削减侵蚀?其次，Cr 涂层拥有很高的硬度和致密性，能起到断绝金属基体与外部环境的作用，能有效地预防氧?水?盐等侵蚀性介质渗入，起到防护成效?分析以为，在钛合金理论涂敷 Cr 涂层能够很好的；；；ゎ鸦宀皇艿慕徊角质?

3、、、结论

(1) 钛合金在高温氧化过程中产生了 Ti 元素的氧化，电弧离子镀 Cr 涂层仅产生 Cr 元素氧化，对基体钛合金拥有；；；ぷ饔，有助于耽搁钛合金的使用寿命?

(2) 盐雾侵蚀期间，钛合金理论产生侵蚀，并产生剥落区域?电弧离子镀制备的 Cr 涂层侵蚀 720 h 无侵蚀剥落区域，拥有优良的抗盐雾侵蚀机能?

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