7-6 表面处理工具腐蚀案例

腐蚀是由化学因素引起的损坏，有干式腐蚀（干式腐蚀）和湿式腐蚀（湿式腐蚀）之分，后者是一个特殊的问题。湿蚀是在有水存在的情况下发生的腐蚀，必须根据发生的情况考虑采取预防措施。

湿腐蚀有多种类型，
（1）从表面均匀腐蚀的全腐蚀
（2）由于异种材料之间的电化学反应产生的电偶腐蚀（接触腐蚀）
（3）局部集中发生电偶腐蚀
（4）腐蚀进展沿晶界
(5) 发生在金属板间隙中的间隙腐蚀
。

在表面处理过的工具腐蚀的情况下，电偶腐蚀（接触腐蚀）是一个特殊的问题，腐蚀是由于涂层和基材之间的电化学反应而发生的。换言之，在相对于基板具有电化学碱性(高离子化倾向)的膜的情况下，例如镀锌，该膜被牺牲以防止基板腐蚀。但是，由于用于工具的表面处理层是比基材贵重（离子化倾向低）的金属或化合物，因此它包裹着基材以保护其免受腐蚀环境的影响并防止腐蚀。

如果完全受到表面处理层的保护，基材不会腐蚀，但如图1中假设涂装工具的情况所示，表面层存在缺陷，基材暴露在被腐蚀的如果是这样，基材侧会溶解（腐蚀）。即，在潮湿的环境中，皮膜比基材铁(Fe)更贵重，因此电流从皮膜流向基材，基材的腐蚀从针孔等缺陷部位进行。

图 2 显示了镀硬铬 (Cr) 工具的横截面。众所周知，硬铬镀层的皮膜中存在微小的裂纹，但当裂纹从表面到达与基板的界面时，腐蚀从该点开始。应该注意的是，随着腐蚀的进行，更终可能会导致破坏。至于镀膜，如图左侧所示，裂纹越短越细，越有利于抗腐蚀。

由于 PVD 或 CVD 的薄膜厚度约为几微米，因此薄膜中总是存在诸如针孔之类的缺陷。例如，如图 3 所示，通过热 CVD 在 TiC/TiN 涂层模具中产生的腐蚀部分的横截面情况，可以看出腐蚀是从针孔状膜缺陷部分产生的。如果期望PVD或CVD膜具有防腐蚀作用，几十μm或更大的厚膜是有利的。增加薄膜厚度可能会导致其他问题，例如薄膜中的裂缝。在这种情况下，可以通过层压具有不同耐腐蚀性和残余应力的几种类型的膜来防止腐蚀的进展。

作为压铸模具的一个例子，图 4 显示了 VC 涂层模具的腐蚀状态。在这种情况下，由于熔融铝（Al）造成的熔融损伤也在同时进行，因此无法具体说明，但认为由于膜缺陷而发生腐蚀并且熔融Al从该位置侵入。