摘要
Fe基非晶块体合金由于其优异的性能(屈服强度、硬度、耐磨损和耐腐蚀等)及低成本受到广泛关注，然而，由于其较差的塑性及成型能力，限制了块体非晶的应用范围。利用爆炸喷涂将其制备成涂层会更好地发挥其性能优势，然而，爆炸喷涂制备出的涂层会不可避免的出现孔隙，因此利用物理气相沉积技术对表面进行封孔处理提高涂层质量，能进而拓宽Fe基块体非晶的应用范围。本文将成分为Fe49.7~55.0Cr25.0~27.0Mo16.0~18.0B2.0~2.2C2.0~2.5(wt.)的非晶粉末在Q235碳钢表面通过爆炸喷涂技术制备出Fe基非晶涂层，并通过物理气相沉积技术在非晶涂层表面沉积Cr薄膜，通过CHI760E电化学工作站测试其在3.5%NaCl溶液、不同浓度的H2SO4溶液中耐腐蚀性能。主要结论如下： 1)研究了Fe基非晶涂层组织形貌、硬度、孔隙率等，并研究了其在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能。结果表明，涂层显示出典型的非晶相，硬度约为850HV，微区形貌表明涂层致密无明显缺陷，孔隙率约为0.7%，微区成分表明在爆炸喷涂过程中形成了Cr7C3，Cr7C3的存在进一步提高了涂层的硬度及耐腐蚀性能；相较于Q235碳钢基体，Fe基非晶涂层具有更正的自腐蚀电位-229mV，腐蚀电流2.8×10-6A cm-2，更大的极化电阻值1.1×104Ω?cm2，表明涂层更加耐腐蚀；XPS元素分析结果表明，涂层在腐蚀介质中形成富含Cr、Mo的钝化膜，使其表现出优异的耐腐蚀性能； 2)采用物理气相沉积技术在Fe基非晶涂层表面沉积Cr薄膜，并研究其在在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能。结果表明：经物理气相沉积后，很好地解决了Fe基非晶涂层表面存在孔隙的问题。相较于Q235碳钢、Fe基非晶涂层，Cr-Fe基非晶涂层的自腐蚀电位为-387mV，腐蚀电流为2.2×10-10A，极化电阻值为2.0×105Ω?cm2，表明沉积Cr薄膜后，体系更加耐腐蚀；XPS元素分析结果表明，Cr-Fe基非晶涂层在3.5%NaCl溶液中形成富含Cr2O3、Cr(OH)3的钝化膜，提高了Fe基非晶涂层的耐腐蚀性； 3)分别研究了Fe基非晶涂层、Cr-Fe基非晶涂层在0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L H2SO4溶液中耐腐蚀性能。结果表明：在H2SO4溶液中，涂层与沉积Cr薄膜的涂层均表现出优异的耐腐蚀性能，其中0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L H2SO4溶液中Fe基非晶涂层自腐蚀电位分别为-763mV、-680mV、-687mV，腐蚀电流分别为1.2×10-6A、1.1×10-6A cm-2、1.6×10-6A cm-2，极化电阻分别为3.7×104Ω?cm2、3.7×104Ω?cm2、2.7×104Ω?cm2；Cr-Fe基非晶涂层自腐蚀电位分别为-874mV、-886mV、-804mV，腐蚀电流分别为7.6×10-7A、1.5×10-7A、1.5×10-7A，极化电阻分别为5.6×104Ω?cm2、2.7×105Ω?cm2、7.4×104Ω?cm2；XPS元素分析结果表明，Fe基非晶涂层表面形成含FeSO4、Fe2O3、Cr2O3、Cr2(SO4)3的钝化膜，Cr-Fe基非晶涂层表面形成含Cr2(SO4)3、Cr2O3的钝化膜，使得涂层、沉积Cr薄膜的涂层在H2SO4溶液中表现出优异的耐腐蚀性能。
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