產品詳情
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),最后轉變為了致密的
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。最后,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。
