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硬质涂层由于具有高硬度、高强度、低摩擦系数、耐磨损和耐腐蚀等优异的性能,广泛应用于各种表面防护领域,如切削刀具、机加工模具及精密零部件等。随着现代制造业的发展及新领域的不断拓展,各类零部件面临更加恶劣的服役工况,为了进一步提高装备的使用效率和延长其使用寿命,近几年超硬涂层越来越受到人们的关注,传统的超硬涂层往往需要高温及高压制备条件,过渡族金属硼化物涂层由于其强的共价键及丰富的电子结构,有望使超硬涂层得到更广泛应用。由于Cr是一种优异的耐蚀元素,因此CrB2涂层有望满足海工装备对良好力学性能和优异电化学性能的需求。本文采用直流磁控溅射技术,在300oC温度下,通过调整靶面磁场和基体偏压成功制备了CrB2涂层并对组织结构和性能进行了研究,得到如下主要研究结果:(1)制备的CrB2涂层具有强的(001)择优取向,其组织为致密的纳米柱状晶。采用纳米压痕、电化学阻抗谱和电化学极化曲线对涂层的力学及电化学性能测试表明,涂层硬度为45.7±1.6 GPa,达到了超硬涂层的标准,加卸载曲线光滑,没有pop-in现象,验证了涂层内部致密,缺陷较少;涂层的自腐蚀电流密度相对于基体下降了约两个数量级,极化电阻增加了约两个数量级,证明其具有优异的耐蚀性能;极化曲线出现明显钝化区的原因是CrB2涂层与腐蚀介质发生化学反应生成了Cr2O3。(2)通过设计一个非均匀梯度磁场,在不同磁场强度下制备CrB2涂层,研究了靶面磁场强度对涂层组织结构与性能的影响。磁场强度从40 m T增加至100 m T的过程中,XRD显示涂层的(001)择优取向逐渐增强,晶粒尺寸逐渐增大,其厚度也由1.78μm增加至2.75μm。靶面强度80 m T时制备的涂层硬度达到最大值47.75±2.49 GPa,涂层的耐蚀性也达到最佳,涂层的腐蚀电流密度为3.6×10-9 A/cm2。当磁场强度进一步增大至100 m T时,涂层的硬度和电化学性能则逐渐降低。(3)在优选的磁场强度下,采用不同的基体偏压制备CrB2涂层,研究了偏压对涂层组织结构与性能的影响。结果显示,当偏压为-50 V时,涂层具有强的(001)取向且晶粒较小,孔隙率低,与基体结合力好,其力学和电化学性能达到最佳,硬度高达49.78±1.44 GPa,自腐蚀电流密度为2.17×10-9 A/cm2;当偏压进一步增大时,涂层的孔隙率增加,与基体结合力下降,晶粒长大,导致其力学性能和电化学性能降低。