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。钛合金拥有沉量轻、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”，可用于造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，尤其是耐侵蚀机能提出了更高的要求。涂敷防护涂层是加强其耐侵蚀机能的必要伎俩。Cr拥有良好的耐侵蚀个性，是舰用钛合金设备部件表表涂敷涂层的选择之一。

目前，在钛脊合金表表涂敷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750HV）、耐磨性较好蹬着点。但存在电镀镀速较慢、镀液守护难题、Cr3+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、涂层表表平坦无裂纹缺点蹬着点，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合金钢表表造备了Cr膜层，在1473K的环境中进行2000s的高温试验后，Cr膜层表表天生了一层较薄的Cr2O3氧化层，可有效；つ诓康腪r-4合金免受氧化侵蚀。Franz等［16］选取电弧离子镀造备了Al70Cr5V25N涂层，并钻研了其力学机能与摩擦磨损机能。了局批注：Al70Cr5V25N涂层的硬杜纂Al70Cr30N相差不大，在700℃旋转摩擦试验中，天生拥有自光滑作用的V2O5相；Al70Cr5V25N涂层的摩擦系数远低于Al70Cr30N。

本文选取电弧离子镀技术在钛合金表表沉积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2cm×1cm×0.5cm的试样。用1500#的砂纸打磨试样表表至光滑，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表表沉积Cr涂层，前提为：真空度6×10³Pa，温度300℃，NH3压力2~3Pa，偏置电压800~1000V，沉积功夫10~20min［17］。

1.2尝试步骤

钛合金和Cr涂层试样的高温氧化尝试在SX2-12-10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10min，取出后空冷5min，此为一个循环，共做6个循环。使用沉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0.0125~0.0250mL·cm^-2·h^-1。

尝试过程中采取陆续雾状喷出模式，喷雾压力为0.07~0.15MPa，相对湿度94±5%。每天最多开箱一次，每次开箱功夫不超过30min。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5min，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），对氧化和侵蚀后迪胙合金以及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为钛合金试样表表原始描摹。由图1能够看出，试样表表平展，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。

2.2Cr涂层试样原始描摹

图2为Cr涂层试样的表表描摹和截面描摹。由图2（a）能够看出，试样表表重要出现出两种较显著的状态：一种是狼藉散布在表表，数量较少、大幼不一的明亮颗粒，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1h后的表表描摹如图3所示。由图3（a）能够看出，钛合金试样在650℃经循环氧化1h后，表表产生了严沉的氧化景象，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。此表，在试样表表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1h后，表表被氧化膜齐全覆盖，未观察到显著的裂纹和缺点，表表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。

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1h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720h后的表表描摹。由图4（a）能够看出，钛合金试样在盐雾侵蚀720h后，表表产生了严沉的侵蚀景象。其表表出现三种状态：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幼颗；虻ザ烙卓帕，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720h后，表表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；在表表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720h后，Cr涂层无显著侵蚀迹象。

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元素优吓纂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，钛合金表表氧化初期形成的氧化物产生开裂，进而导致基体产生

微幼开裂。钻研批注，相对滑润表表，合金元素产生氧化时，更容易产生在裂纹的边、角蹬爪力相对集中的缺点处。如图3（a）所示，在钛合金表表断裂处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Cr2O3的尺度摩尔天生吉布斯自由能为－852kJ/mol。凭据热力学能量最幼化道理，650℃涂层中的Cr元素和O₂可自动产生氧化反映，在涂层表表天生Cr2O3氧化物。由于涂层中Cr元素含量单一，且涂层表表平坦、无显著缺点，因而天生的氧化物均匀地覆盖在涂层表表。如

图3（b）所示，在一样温度经过一样功夫的氧化之后，Cr涂层表表没有显著变动，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720h后，通过表表描摹（图4），可观察到钛合金的侵蚀水平大于Cr涂层。在钛合金表表侵蚀景象严沉，O元素含量显著升高，寂仔颗粒的出现，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Cl^–拥有溶化氧化膜的能力，使得氧很容易接触到基体表表，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，表表形成由幼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沉。原因在于：Cr涂层可在表表天生一层Cr2O3的致密氧化膜，该氧化物膜的抗侵蚀能力强，能很快在金属表表天生，能够预防氧气、水分和其它有害的物质与金属表表接触，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表部环境的作用，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，在钛合金表表涂敷Cr涂层能够很好的；ゎ鸦宀皇蹸l^–的进一步侵蚀。

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，钛合金表表产生侵蚀，并产生剥落区域。电弧离子镀造备的Cr涂层侵蚀720h无侵蚀剥落区域，拥有优良的抗盐雾侵蚀机能。

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