新一代汽车发动机中高温涂层的研究

新一代汽车发动机中高温涂层的研究

本研究旨在开发新一代的高温廉价涂料，以用于保护汽车发动机气门。主要是利用形成的氧化铬层代替氧化铝层，即是将铬替代铝在高温氧化期间形成氧化层。在1173K下的温度下利用微热重技术研究X33CrNiMn23-8和X50CrMnNiNbN21-9钢表面上的1μm溅射沉积铬层对这些钢氧化行为的影响，这两种钢分别是用于发动机气门的铬含量最高和最低的钢。进行腐蚀试验的试样为直径20mm、厚度为1mm的钢棒，首先利用金刚砂纸（温度高达800℃的SiC，开始氧化的温度）对试样进行研磨，之后用金刚石浆料抛光，使试样获得镜面状表面。使用镍铬丝将试样安装在双重旋转支架上，使空气中的压力低于103Pa，利用3个离子枪对试样进行氩离子清洗。在氩离子清洗后立即开始纯铬靶的磁控溅射，磁控溅射工艺条件为640V、1A，溅射时长为40min，能够在试样表面形成1μm厚的铬层，该涂层仅起到引发形成氧化铬层的作用，之后就会变成氧化铬层。其中，X33CrNiMn23-8钢表面的铬涂层在20h后消失，而X50CrMnNiNbN21-9钢表面的铬涂层在15h后消失。而氧化铬层的稳定性由铬钢中的铬向外扩散来保障。薄铬涂层用于对气门钢的保护，增加了这些钢对高温氧化的抵抗力。因此，铬对所研究钢抗氧化性的积极影响有待进一步研究。

刊名：Archives of Metallurgy and Materials（英）

刊期：2015年第60期

作者：D.Dulińska et al

编译：朱会