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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