AZ31鎂合金基底真空電弧離子鍍和中頻磁控濺射制備氮化鋯薄膜及其性能的研究.pdf

1、鎂合金由于其密度小，比強度和剛度高、電磁屏蔽性好、導(dǎo)熱性強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子等多個領(lǐng)域。但鎂合金的耐腐蝕性能差，硬度低等因素，使鎂合金的發(fā)展和應(yīng)用受到了一定的限制。本文采用表面改性技術(shù)，在保持鎂合金原有優(yōu)良性能的前提下，提高其抗腐蝕性能和力學(xué)性能。
　　由于氮化鋯薄膜具有抗腐蝕能力強，硬度高，耐高溫和耐磨損等優(yōu)點，是良好的高溫材料和表面保護材料，適宜作AZ31鎂合金的保護膜。本文分別采用真空電弧離子鍍和中頻磁控濺射

2、兩種物理氣相沉積方式，在AZ31鎂合金基體上制備氮化鋯薄膜，以達到其改善其抗腐蝕能力和力學(xué)性能的目的。
　　采用真空電弧離子鍍技術(shù)，在AZ31鎂合金基底上沉積氮化鋯薄膜。利用XRD衍射儀、臺階儀、電化學(xué)腐蝕系統(tǒng)、劃痕試驗機和顯微硬度計等，分析了在不同電弧電流下，對薄膜的沉積速率、表面粗糙度、微觀結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性能和力學(xué)性能的影響，從而尋求出最佳的電流參數(shù)，優(yōu)化薄膜的制備工藝。實驗結(jié)果表明:隨電弧電流的增加，薄膜的沉積速率逐漸升高，但

3、薄膜的粗糙度越來越大;薄膜主要以ZrN(200)方向擇優(yōu)生長，且強度越來越強;薄膜的抗腐蝕能力逐漸降低;薄膜與基底間的結(jié)合力非常好，摩擦系數(shù)增大，硬度增強。
　　在中頻反應(yīng)磁控濺射下，利用不同的氮氣流量比例，在AZ31鎂合金基底上沉積氮化鋯薄膜。同樣利用與上述測量儀器相同的方法，系統(tǒng)地對薄膜的沉積速率、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、耐腐性能和力學(xué)性能等進行了分析，從而得出制備薄膜的最佳的氮氣比率，優(yōu)化了薄膜的制備工藝。實驗結(jié)果表明:隨氮氣比

4、率的增加，薄膜的沉積速率降低，薄膜結(jié)構(gòu)更加致密均勻;薄膜以ZrN(111)和ZrN(200)兩衍射峰為主且強度逐漸增強;薄膜的抗腐蝕性能逐漸增強;薄膜的結(jié)合力比較好，摩擦系數(shù)逐漸減小，硬度值逐漸減小。
　　針對兩組不同工藝下AZ31鎂合金上的氮化鋯薄膜，可以得出結(jié)論:在AZ31鎂合金基底上沉積氮化鋯薄膜有效地提高了基底的抗腐蝕性能和力學(xué)性能。在中頻磁控濺射下制備的薄膜比真空陰極電弧下制備的薄膜表面更光滑，致密，薄膜的腐蝕速度更慢，