C/Cr鍍層是目前研究較多可在很多領(lǐng)域替代電鍍硬鉻的鍍層。這是因為碳元素的加入可與鉻形成多種碳化物，鍍層表現(xiàn)出高的硬度，在高溫作用下，沉積過程中未形成碳化物的碳可進一步與鉻元素反應(yīng)，生成更多鉻碳化合物，有效地提高C/Cr鍍層的高溫硬度。Wang等人的研究結(jié)果表明，與CrN及電鍍硬鉻相比，磁控濺射C/Cr鍍層與熔融塑料形成更小的接觸角，擁有更小的表面張力，更有利于模具的脫膜和清理，從而提高生產(chǎn)效率，因此C/Cr鍍層是一種優(yōu)異的模具保護材料。
鉻和碳可以化合形成多種碳化物，C在Cr中固溶度很低，隨著C濃度的增加，依次形成三種不同的穩(wěn)定相Cr-C化合物：立方Cr23C6、正交Cr7C3和1Cr3C2。這些碳化物所具有的
特點是：在金屬碳化物中，Cr3C2抗氧化能力最強，在空氣中1100～1400。C才開始顯著氧化；在高溫條件下，仍能保持相當高的硬度。碳化物高硬度及化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛地應(yīng)用于耐磨，耐蝕環(huán)境中。碳化鉻鍍層除了上述3種平衡碳化物和非晶碳外，Be謝logua等采用透射電鏡觀測到亞穩(wěn)NaCI型(B1)面心立方CrCl．X相形成于離子鍍制備的碳化鉻鍍層
中，而經(jīng)過退火處理后轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的Cr3C2結(jié)構(gòu)。
Cr3C2呈金屬色，密度為6.689/cm3，熔點為1810。C。Cr3C2晶體強度大，硬度高，具有很好的耐磨耐蝕性。用NiCr-Cr3C2噴涂電廠鍋爐爐管，管壁磨損量降低50倍，在稀硫酸溶液中是1Crl8Ni9Ti耐蝕性的30倍，特別適合于制作精密的標準塊規(guī)，還可用于制造結(jié)構(gòu)部件，諸如軸承、密封墊、閥門密封等。
nc．CrCx／a-C(：H)納米復(fù)合鍍層是在Cr摻雜非晶碳鍍層的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，旨在降低鍍層殘余應(yīng)力，提高鍍層韌性和附著性能，大部分采用反應(yīng)濺射方法制備。Gassner等系統(tǒng)研究了反應(yīng)磁控濺射制備nc．CrC。／a．C：H納米復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，基體偏壓的增加引起離子轟擊能量增強，使結(jié)晶度增加，晶粒尺寸增大，a-C：H剖k@sp3鍵增多，進而改變鍍層的硬度和耐磨性能。當鍍層中不含a．c：H時，納米復(fù)合鍍層具有高的磨損率和摩擦系數(shù)，而當鍍層中a．C：H相的含量為64％時，納米晶CrCx的晶粒尺寸為3.0±0．8nm，且具有相對高的sp2鍵，鍍層具有最低摩擦系數(shù)和磨損率，分別為0.12和1.16×10’15m3／Nm。
Groudeva．zotova等通過控制鉻靶和石墨靶的濺射功率，沉積了C：Cr原子比為0．08．2．40的碳化鉻鍍層，隨著碳含量增加，觀測到如下相變過程：a-Cr(C)匿]溶體--+a-Cr(C)固溶體+Cr23C6_含鉻非晶碳a．C(Cr)+亞穩(wěn)碳化物_CrC。／a：C納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有前兩種結(jié)構(gòu)的鍍層硬度最高，耐磨性能最佳，同時具有較低的電阻率。Hou等168j同樣在磁控共濺射沉積Cr7C3中觀測到基體偏壓對鍍層的硬度和電阻率具有顯著影響，隨著基體偏壓由OV提高到．200V，鍍層硬度從15.7GPa升高至20.4GPa，而電阻率則由826x10。6Q．cm降低至472x10‘6Q．cm。Paul等[691研究了濺射功率對射頻和直流濺射Cr3C2靶沉積的碳化鉻鍍層結(jié)構(gòu)和性能的影響，結(jié)果表明，大部分鍍層具有類非晶結(jié)構(gòu)，射頻濺射沉積的碳化鉻鍍層晶粒尺寸約為40nm，略小于直流濺射沉積，而隨著射頻濺射功率從200W升高至500W，鍍層硬度由4.7GPa線性提高至7.2GPa。Marechal等通過控制濺射工作氣壓和基體偏壓，利用磁控濺射Cr3C2靶制備得到Cr3C2鍍層，研究表明，高基體偏壓和低工作氣壓條件下沉積的鍍層最致密，而電阻率主要受氧濃度影響，不含氧的條件下，碳化鉻鍍層電阻率為120×10曲Q．cm，約為體材料的一半。
碳化鉻鍍層的硬度雖低于氮化鈦鍍層，但具有更好的韌性、耐磨性、抗高溫氧化性和耐腐性，更高的膜基結(jié)合強度，己被廣泛應(yīng)用作為刀具和模具的防護涂層以及機械
部件防腐涂層和裝飾用涂層。
目前，常用于C/Cr鍍層制備方法有：電鍍法、熱反應(yīng)擴散法(TRD．thermal reactivediffusion)熱噴涂技術(shù)，陰極弧鍍反應(yīng)濺射法。物理氣相沉積Cr-C具有良好的硬
度、韌性和化學(xué)穩(wěn)定性。
相關(guān)鏈接
