钇掺杂赋予CrAlN涂层优异的抗熔融铝腐蚀性能

本文通过阴极弧沉积技术制备了不同钇(Y)掺杂量的CrAlYN涂层，系统研究了Y含量(0-2.0 at.%)对涂层机械性能和抗熔铝腐蚀性能的影响。研究发现1.2 at.% Y掺杂的CrAlYN涂层具有最佳疏水性和力学性能，其抗腐蚀机理主要归因于三方面：Y2O3相的疏水特性、Cr2O3扩散阻挡层的形成以及晶界密度增加对Fe/Al元素扩散的阻碍作用。该研究为铝合金压铸模具表面防护涂层的开发提供了重要理论依据。

　　

Highlight

钇(Y)掺杂显著提升CrAlN涂层在熔融铝环境中的腐蚀抗力

Results and discussion

化学组成分析显示，随着样品位置变化，涂层中Cr含量线性增加而Al含量线性降低，Y含量从0.2 at.%梯度增加至2.0 at.%。接触角测试表明，Y含量越高涂层疏水性越强，这主要归因于疏水相Y₂O₃的存在。含1.2 at.% Y的CrAlYN涂层展现出最优异的力学性能和疏水性，因此被选作后续熔铝腐蚀实验的代表性样品。

Conclusion

通过高通量阴极弧技术，在单次沉积过程中成功制备了Y含量0-2.0 at.%的CrAlYN梯度涂层。研究证实Y掺杂通过三重机制增强涂层抗熔铝腐蚀性能：1) 提升疏水性；2) 促进Cr₂O₃扩散阻挡层形成；3) 晶粒细化增加晶界密度，有效阻碍Fe/Al元素互扩散。该发现为开发新一代压铸模具防护涂层提供了重要指导。