馬氏體不銹鋼表面DLC 涂層研究進(jìn)展

黃騰龍， 張樹玲，， 武帥政， 郭 棟， 崔 寧， 孫 巍， 丁文捷， 郭 峰

(1. 青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院， 山東 青島 266520； 2. 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 寧夏 銀川 750001)

0 前 言

馬氏體類不銹鋼具有高硬度、高強(qiáng)度、耐腐蝕和優(yōu)美的外觀，在交通、醫(yī)療器械、餐具、軸承及在弱腐蝕介質(zhì)中工作的螺栓、閥門等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1]，但在化學(xué)、酸、堿、高溫等極端使用環(huán)境下，仍然存在耐磨性、耐蝕性不足和表面強(qiáng)度不夠等問題，進(jìn)而在使用過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞和磨損，對(duì)零件的使用壽命產(chǎn)生消極影響[2]。 通過表面涂層技術(shù)對(duì)馬氏體不銹鋼進(jìn)行表面強(qiáng)化可以改善其使用性能，延長其使用壽命，對(duì)馬氏體不銹鋼在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

類金剛石(Diamond-like Carbon，DLC)膜最早是在1971 年由Asienberg 和Chabot 在室溫條件下用離子束沉積法制得，是含有金剛石相的非晶態(tài)碳膜[3]，具有高硬度、低摩擦系數(shù)、化學(xué)惰性和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異的特性，是機(jī)械、電子、航空、醫(yī)學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域的理想材料[4]。 馬氏體不銹鋼基體表面制備DLC 涂層后可以對(duì)其性能進(jìn)行強(qiáng)化，但馬氏體不銹鋼與DLC 涂層熱膨脹系數(shù)和彈性模量不匹配以及界面原子的親和性能差，使得DLC 涂層與馬氏體基體間界面結(jié)合強(qiáng)度弱，導(dǎo)致馬氏體基體上沉積DLC 涂層容易脫落，成為制約DLC涂層表面改性馬氏體不銹鋼應(yīng)用的主要因素[5]。 因此提高DLC 涂層與馬氏體不銹鋼基體間的結(jié)合強(qiáng)度成為首要問題。 縱觀近年來國內(nèi)外相關(guān)研究學(xué)者針對(duì)提升馬氏體不銹鋼表面沉積DLC 涂層的結(jié)合強(qiáng)度與性能的研究進(jìn)展，本文重點(diǎn)從優(yōu)化工藝參數(shù)、表面改性處理、中間層及多層膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵因素展開綜述，并展望了馬氏體不銹鋼表面沉積DLC 涂層的未來發(fā)展趨勢(shì)。

1 DLC 涂層的結(jié)構(gòu)及制備

DLC 涂層表面平滑且粗糙度小，一般小于100 nm。它是由sp3鍵和sp2鍵混合的亞穩(wěn)態(tài)碳膜。 根據(jù)沉積方法和使用碳源的不同，所沉積DLC 涂層的組成也不同[6]。 在對(duì)硬度、耐磨性要求較高時(shí)，所沉積的DLC 涂層sp3含量高；對(duì)導(dǎo)電性要求較高時(shí)，所沉積的DLC 涂層sp2含量高；當(dāng)沉積的DLC 涂層H 含量較高時(shí)，DLC涂層較軟，摩擦系數(shù)和磨損都較低，耐磨性越好[7]。DLC 根據(jù)薄膜中是否含氫分為:無氫DLC 薄膜(a-C)和含氫DLC 薄膜(a-C:H)。 sp3含量高于80%時(shí)稱為四面體非晶碳(ta-C)，含H 時(shí)稱為ta-C:H[8]。 從圖1可以看出[9]，在sp2鍵較多的區(qū)域(左下角區(qū)域)DLC 膜無法形成，在H 含量高的區(qū)域(右下角區(qū)域)也不能形成DLC 相。

圖1 DLC 薄膜分類的三元相圖[9]Fig. 1 Ternary phase diagram of DLC film classification[9]

從DLC 涂層的發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在多年的發(fā)展，經(jīng)過研究者對(duì)DLC 涂層制備方法的不斷研究，根據(jù)原理不同可以分為2 類:物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD) 和化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)[10]。 PVD 法制備DLC 涂層是采用不同的物理方法使源材料發(fā)射粒子輸送到基體表面，從而形成DLC薄膜，常用的PVD 方法有離子束沉積技術(shù)、濺射沉積技術(shù)、脈沖激光沉積技術(shù)、真空陰極電弧沉積技術(shù)等，主要用來制備無氫非晶碳膜[11，12]。 而CVD 法是在高溫或離子場(chǎng)中把含碳化合物分解或電離，在基體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成DLC 薄膜，常用的CVD 方法有等離子體輔助氣相沉積、直接光化學(xué)氣相沉積等，主要用來制備含氫非晶碳膜[13]。 有研究表明，采用磁控濺射、多弧離子鍍和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積3 種方法沉積DLC 涂層，發(fā)現(xiàn)多弧離子鍍沉積的DLC 涂層由于入射粒子的能量大以及大顆粒入射粒子的影響導(dǎo)致表面平整度最差，而等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的DLC 涂層表面最平整[14]。

2 馬氏體基體DLC 涂層制備及摩擦學(xué)性能研究

馬氏體類不銹鋼Cr 含量在12%～18%范圍內(nèi)，具有高硬度、高強(qiáng)度和有限耐蝕性，廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域[15，16]。 但在化學(xué)、高溫等極端使用環(huán)境下，仍然存在耐磨性不足和表面強(qiáng)度不夠等問題，使用過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞和磨損，零件的使用壽命大大縮短[17]。 DLC 是目前發(fā)展最快的表面涂層技術(shù)，在馬氏體不銹鋼表面沉積DLC 涂層可以對(duì)基體硬度、耐磨損和耐蝕性進(jìn)行強(qiáng)化，所以在馬氏體基體表面沉積DLC 涂層有望提高不銹鋼的使用性能[18，19]。但是馬氏體基體表面沉積DLC 涂層的研究中還存在幾個(gè)瓶頸問題:其一是DLC 涂層自身存在脆性大、殘余應(yīng)力大和摩擦多環(huán)境適應(yīng)性差等缺點(diǎn)；其二是馬氏體基體與DLC 涂層熱膨脹系數(shù)和彈性模量不匹配以及界面原子的親和性能差等因素，導(dǎo)致馬氏體不銹鋼與DLC涂層的膜基結(jié)合力弱，使涂層在服役過程中過早的磨損失效[20，21]。 針對(duì)以上問題，改善馬氏體基體上沉積DLC 涂層的服役性能尤為重要。 經(jīng)研究可通過以下方法來改善膜基結(jié)合力、提高耐磨性能。

2.1 改變工藝方法及參數(shù)

(1)改變工藝參數(shù) 沉積方法及工藝參數(shù)的不同都會(huì)影響DLC 涂層與馬氏體基體之間的結(jié)合力，因此選擇合適的工藝方法、沉積偏壓、溫度等參數(shù)，有助于提升膜基結(jié)合力，并延長DLC 涂層的使用壽命。 冷永祥等[22]采用脈沖真空弧源沉積技術(shù)在Cr17Ni14Cu4 不銹鋼基底上沉積DLC 涂層并研究DLC 涂層的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)沉積溫度為100 ℃時(shí)膜基結(jié)合力最牢固，隨著沉積溫度由100 ℃提高到400 ℃時(shí)涂層硬度和耐磨性能都顯著降低，原因在于沉積溫度過高導(dǎo)致C 粒子能量持續(xù)升高，從而高硬度的sp3鍵含量減少，涂層的硬度及耐磨性能隨之降低。 另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)DLC 涂層的結(jié)合力隨退火溫度的升高逐漸降低，若退火溫度超過400 ℃時(shí)就會(huì)導(dǎo)致sp3鍵轉(zhuǎn)化為sp2鍵，所以高溫導(dǎo)致涂層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、耐熱性差，從而膜基結(jié)合力差[23]。 以上研究表明，馬氏體不銹鋼基體溫度的選擇顯著影響DLC 涂層內(nèi)部C-C 鍵的結(jié)合類型，進(jìn)而影響DLC 涂層的性質(zhì)與基體間的硬度，溫度過高或者過低都不利于生成sp3鍵，只有在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)才可以制備出高sp3鍵含量的DLC 涂層。

Zhang 等[24]利用高脈沖功率化學(xué)氣相沉積技術(shù)在13Cr 不銹鋼基體表面沉積DLC 涂層，研究在不同沉積偏壓下涂層結(jié)構(gòu)和性能的變化，發(fā)現(xiàn)隨著偏壓的增加，氫以H2的形式脫附導(dǎo)致C-C sp3鍵的增加，DLC 涂層的形貌從多孔變?yōu)楣饣旅?，并且? 800～2 000 V 偏壓下沉積的DLC 涂層摩擦學(xué)性能最好，摩擦系數(shù)和磨損量分別為0.03 和0.18%，膜基結(jié)合力達(dá)到58 N。 隨后通過線性離子束復(fù)合磁控濺射技術(shù)研究了11Cr17 不銹鋼不同偏壓參數(shù)下膜基結(jié)合力的影響，結(jié)果表明:當(dāng)偏壓從-100 V 增加到-200 V 時(shí)涂層中sp3/sp2鍵的含量降低，但由于涂層致密性的提高使其結(jié)合力得到改善，原因在于基體負(fù)偏壓增大時(shí)沉積粒子的離子數(shù)量和能量也相應(yīng)增加，從而使基體表面轟擊、注入能力增強(qiáng)，促進(jìn)偽擴(kuò)散型過渡層的形成[25]。

(2)改變工藝方法 當(dāng)基體表面存在缺陷，會(huì)影響膜基結(jié)合力，對(duì)此可以采用金剛石微粉、砂紙、超聲波等方法來改變基體表面的微觀結(jié)構(gòu)，使表面產(chǎn)生微觀缺陷，從而增加反應(yīng)氣源與基體表面的接觸面積，進(jìn)而提高涂層與基體間的結(jié)合力[26]。 研究表明，在420 不銹鋼基體上利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PACVD)技術(shù)沉積DLC 涂層，采用了0.5 μm 金剛石微粉拋光和1 000號(hào)砂紙研磨2 種不同的表面處理方式，發(fā)現(xiàn)其結(jié)合強(qiáng)度有明顯差異，金剛石粉末拋光處理比砂紙研磨處理更有利于提高涂層的膜基結(jié)合強(qiáng)度[27]。 LOPEZ等[28]為探討不同制備技術(shù)對(duì)DLC 涂層的影響，采用反應(yīng)磁控濺射(RMS)和射頻等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(RF-PACVD)技術(shù)在X39Cr13 和316LVM 不銹鋼上沉積DLC 涂層并檢測(cè)結(jié)合力，結(jié)果表明RMS 沉積DLC涂層的附著力最好，并且X39Cr13 比316LVM 鋼具有更強(qiáng)的潤濕性。 胡芳等[29]研究了手表外觀件沉積DLC涂層前3 種不同超聲清洗工藝對(duì)膜層附著力和耐磨性能的影響，發(fā)現(xiàn)采用徹底清洗前處理(文獻(xiàn)中第3 種清洗方式)所獲得的綜合性能最好，其膜基結(jié)合力高達(dá)58 N，抗振動(dòng)磨損性能持續(xù)8 h 才出現(xiàn)膜層少許掉膜。

2.2 基體表面改性處理

在沉積DLC 涂層前進(jìn)行基體表面改性技術(shù)是優(yōu)化涂層服役性能的有效途徑[30]。 Dalibon 等[31]利用PACVD 技術(shù)分別在未處理和氮化處理的420 不銹鋼基體表面沉積了DLC 涂層，研究了氮化/DLC 涂層的摩擦磨損性能，結(jié)果表明，氮化/DLC 涂層的摩擦磨損性能更為優(yōu)異，在沉積DLC 涂層的過程中，氮化層中氮原子因擴(kuò)散而重新分布，使氮化層的厚度增加，硬度梯度減緩，更有利于基體與DLC 涂層的過渡。 劉一奇等[32]利用等離子體增強(qiáng)電弧離子鍍技術(shù)在1Cr17Ni2 不銹鋼表面進(jìn)行氮化/DLC 涂層改性處理并對(duì)成分、相結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滲氮處理后不銹鋼表面硬度達(dá)到9.25 GPa，表面改性層內(nèi)CrN 和Fe2N 新相生成是提高硬度的主要因素，氮化預(yù)處理可以使基體表面的硬度起到梯度升高的作用，從而使1Cr17Ni2 鋼沉積DLC 涂層的表面硬度提升到17.06 GPa。 研究發(fā)現(xiàn)，耐磨性的提高主要?dú)w因于DLC 涂層的高硬度和低摩擦系數(shù)，表面改性處理的改變等因素起到輔助作用[33]。 馬氏體基體氮化處理后，使DLC 涂層服役性能增強(qiáng)可以歸納為以下兩點(diǎn):(1)氮化層提高了馬氏體基體的承載能力，防止DLC 涂層的塑性變形和斷裂，從而產(chǎn)生更好的附著力；(2)氮化層與DLC 涂層存在更好的物理相適性，使膜基結(jié)合力提高。

2.3 過渡層設(shè)計(jì)

為緩解DLC 涂層與馬氏體不銹鋼基體結(jié)構(gòu)、性能之間的差異，通過一層或多層過渡層設(shè)計(jì)，能夠在膜基界面形成原子混合的過渡層，有利于提高膜基結(jié)合力，改善摩擦學(xué)特性。 苗樹翻等[34]利用脈沖真空電弧離子鍍技術(shù)在3Cr13 不銹鋼表面制備了Ti-DLC 多層膜，揭示了此類復(fù)合膜系能顯著改善馬氏體不銹鋼的摩擦磨損性能，并提出了馬氏體不銹鋼表面DLC 涂層低硬度和低彈性模量等力學(xué)性能與3Cr13 鋼基體關(guān)系密切。隨后崔硯等[35]借助射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)技術(shù)通過制備Si 過渡層在3Cr13 基體表面制備不同厚度的DLC 涂層，發(fā)現(xiàn)Si 的添加可以有效提高涂層與基體的結(jié)合力，并且DLC 涂層的摩擦系數(shù)與磨損情況都與DLC 涂層的厚度有關(guān)；通過試驗(yàn)得到當(dāng)過渡層厚度為120 nm，DLC 涂層厚度為400 nm 時(shí)，DLC 涂層的抗摩擦磨損性能最好。 郭軍霞等[36]通過等離子體離子注入技術(shù)在9Cr18 不銹鋼表面沉積N/Ti/N/TiN/C/DLC復(fù)合防護(hù)涂層并與單一N 注入層進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)DLC 復(fù)合涂層增加了馬氏體不銹鋼表面硬度、減小了摩擦系數(shù)，這是由于DLC 涂層磨屑含有石墨成分，從而有效降低了摩擦系數(shù)；另外，涂層厚度增加可以使sp3鍵含量增加，從而提高涂層的硬度和強(qiáng)度，抑制了黏著磨損發(fā)生，從而明顯改善了9Cr18 不銹鋼的摩擦磨損性能，并且由于N 和Ti 的同時(shí)注入，使得更多的N 與馬氏體不銹鋼中的Cr 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鉻的碳化物，這有利于提高DLC 涂層與馬氏體基體的結(jié)合強(qiáng)度。 所以提高馬氏體不銹鋼摩擦學(xué)特性的根源在于磨屑，這是因?yàn)槟バ贾泻幸允问酱嬖诘奶?，它具有潤滑作用，減小了摩擦系數(shù)。

周順等[37]利用脈沖真空電弧離子鍍技術(shù)在3Cr13不銹鋼基體上制備DLC 涂層，發(fā)現(xiàn)Ti 過渡層的引入明顯改善了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，其原因是Ti 的熱膨脹系數(shù)介于DLC 涂層與馬氏體不銹鋼之間，在薄膜的生長過程中降低了內(nèi)應(yīng)力。 隨后通過RF-PECVD 技術(shù)在3Cr13 不銹鋼基體上沉積Si-DLC 涂層發(fā)現(xiàn)Si 的添加促進(jìn)了DLC 涂層的生長，從而減緩了膜基界面的應(yīng)力突變，提高了結(jié)合強(qiáng)度。 Dalibon 等[38]利用PACVD法在420 不銹鋼表面沉積單層和多層DLC 涂層比較膜基結(jié)合力，發(fā)現(xiàn)多層膜的結(jié)合性能相比單層膜更加優(yōu)異，多層膜結(jié)構(gòu)降低了涂層裂紋的擴(kuò)展和脫落，同時(shí)使多層膜的韌性得以提高。 從上述有關(guān)添加過渡層的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用過渡層如Si、Ti 等元素時(shí)，都與相鄰的DLC 涂層產(chǎn)生化學(xué)親和力，這也有助于提升膜基結(jié)合力。

3 馬氏體基體DLC 涂層的制備及腐蝕學(xué)性能研究

近年來，以提高馬氏體不銹鋼基體耐蝕性而開展的DLC 涂層制備研究成為眾多研究學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)[39]。 以下通過采用不同的工藝方法及參數(shù)研究馬氏體基體腐蝕學(xué)特性。 黃桂芳等[40]等通過離子束輔助沉積技術(shù)在2Cr13 不銹鋼基體上沉積DLC 涂層并在3.5%NaCl 溶液和3.5%NaCl+10%HCl 溶液浸泡14 h 后對(duì)比試樣鍍膜前后的變化，發(fā)現(xiàn)試樣鍍膜后在酸性介質(zhì)中腐蝕速度明顯改善，這是由于DLC 膜取代了氧化物膜并自身具有化學(xué)惰性，從而提升馬氏體基體的耐蝕能力；在中性介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)鍍膜前后無明顯改善，其原因在于2Cr13 鋼本身在中性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性或膜表面存在缺陷。 另外，不同溫度下通過PACVD 法對(duì)氮化復(fù)合420 不銹鋼的耐蝕性能進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度在350 ℃進(jìn)行氮化處理具有良好的腐蝕抗力，其原因是滲氮層由ε-Fe3N 和N 過飽和固溶體αN相組成使其化學(xué)成分穩(wěn)定，在450～550 ℃之間滲氮處理后的鋼耐蝕性能下降，原因在于氮化鉻的析出減少了不銹鋼中的鉻元素，進(jìn)而損害不銹鋼固有的耐蝕性能，從而說明高溫沉積不利于抗腐蝕DLC 涂層的制備[41]。Dalibón 等[42]和LEPICKA 等[43]分別采用磁控濺射技術(shù)和射頻等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)在420 和440B 不銹鋼上沉積DLC 和TiN 2 種涂層進(jìn)行耐腐蝕性能研究，由于DLC 涂層相比TiN 涂層密度高、孔隙率低、化學(xué)惰性優(yōu)異從而具有更強(qiáng)的耐腐蝕性能，并且發(fā)現(xiàn)采用射頻等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)獲得的涂層具有更強(qiáng)的耐蝕性。 從上述研究發(fā)現(xiàn)涂層的黏附強(qiáng)度和孔隙率是影響耐腐蝕性的2 個(gè)主要因素。 通過沉積中間層及多層膜結(jié)構(gòu)研究了DLC 涂層對(duì)馬氏體基體耐蝕性能的影響。 王立達(dá)等[44]通過PACVD 技術(shù)在420 不銹鋼表面沉積Si-DLC 涂層并研究腐蝕學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)Si 的摻雜結(jié)構(gòu)更加致密，有利于增強(qiáng)膜層電絕緣性以提高其耐蝕性。 隨后通過PACVD 在420 不銹鋼表面沉積Si-DLC及Si-5DLC 涂層，對(duì)比研究了涂層的耐蝕性能，腐蝕學(xué)測(cè)試結(jié)果如圖2 所示，可以清楚地看到涂層中只有一層受到破壞。 由此可見，相較于Si-DLC 試樣，腐蝕溶液滲透Si-5DLC 試樣到達(dá)基底可能性低[38]。

圖2 Si-DLC 橫截面形貌、DLC 涂層腐蝕SEM 形貌及對(duì)應(yīng)的腐蝕橫截面FIB 圖[38]Fig. 2 SEM morphology of Si-DLC cross section and DLC coating corrosion section，and FIB morphology of corrosponding corrosion cross section[38]

4 總結(jié)與展望

隨著航空航天、化工、汽車、船舶建造等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)馬氏體不銹鋼表面性能的要求更加嚴(yán)格，只有通過表面涂層處理，賦予馬氏體不銹鋼更為優(yōu)異的表面性能，才能滿足苛刻環(huán)境下的應(yīng)用需求。 DLC 涂層憑借硬度高、耐腐蝕性強(qiáng)和摩擦系數(shù)低等特性成為馬氏體基體表面一種理想的防護(hù)涂層材料。 但由于馬氏體基體與DLC 涂層熱膨脹系數(shù)不匹配、彈性模量不匹配及界面原子的親和性能差等問題，進(jìn)而限制了DLC 涂層的使用。 因此，針對(duì)馬氏體不銹鋼基體難以沉積DLC 涂層的問題，通常采用氮化處理、優(yōu)化工藝參數(shù)、中間層和多層膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來解決馬氏體基體沉積DLC 涂層的不足。 基體預(yù)處理對(duì)后續(xù)沉積DLC 涂層形貌和結(jié)構(gòu)有顯著影響，其顆粒均勻、結(jié)構(gòu)致密；氮化處理緩和了基體與DLC 涂層之間的熱膨脹系數(shù)，降低了內(nèi)應(yīng)力，從而提高其力學(xué)性能和耐蝕性能；氮化處理之后加入含(Si、Ti、Ni)中間層/過渡層與氮化層中的氮具有化學(xué)親和力，使結(jié)構(gòu)更加致密，從而進(jìn)一步改善了馬氏體基體沉積DLC 涂層的力學(xué)性能和耐蝕性能。 但目前馬氏體不銹鋼基體沉積DLC 涂層的發(fā)展仍需進(jìn)一步探索，今后可從以下幾點(diǎn)進(jìn)一步研究:(1)如何通過簡(jiǎn)單、便捷的制備手段獲得強(qiáng)的膜基結(jié)合力，仍屬于關(guān)鍵瓶頸問題。 (2)針對(duì)苛刻環(huán)境下的服役工況，如何提高馬氏體不銹鋼基體表面沉積DLC 涂層的長期使用可靠性。 (3)目前馬氏體不銹鋼基體沉積的中間層/過渡層多采用金屬元素，在非金屬元素改善馬氏體不銹鋼使用性能的研究較少，今后可以考慮加入非金屬元素來改善結(jié)合力問題。 (4)目前馬氏體不銹鋼基體上制備的DLC 涂層厚度有限，可以考慮采用摻雜元素和多層膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法來提高DLC 涂層的厚度，這樣既可以改善DLC 涂層的高溫穩(wěn)定性、提高膜基結(jié)合力，同時(shí)還獲得了較高的硬度和耐腐蝕性能。