磁控濺射薄膜的過(guò)渡層與高速鋼及鎂基體結(jié)合強(qiáng)度的研究.pdf

1、本文以高速鋼與鎂合金與磁控濺射薄膜過(guò)渡層的結(jié)合強(qiáng)度為研究重點(diǎn),利用SEM,表面輪廓儀,劃痕儀等方法研究了離子清洗工藝參數(shù)對(duì)高速鋼及鎂合金基體的影響,評(píng)價(jià)了不同離子清洗工藝后沉積過(guò)渡Cr層的結(jié)合強(qiáng)度；利用TEM,EDS等手段觀察分析了過(guò)渡層與基材的結(jié)合界面,最后從晶體學(xué)及力學(xué)性能角度出發(fā),探討了影響鎂合金基體上鍍層結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵影響因素。 結(jié)果表明：離子清洗對(duì)高速鋼基體結(jié)合強(qiáng)度影響不明顯,但對(duì)鎂合金基體影響顯著。離子清洗中,過(guò)高的

2、清洗電壓對(duì)基材表面結(jié)構(gòu)破壞程度加劇；電壓過(guò)低,基材表面污染及氧化物清洗不夠完全。均不利于結(jié)合強(qiáng)度的提高。長(zhǎng)時(shí)間的離子清洗,濺射靶材粒子開始沉積于基材表面,對(duì)基體的形貌改變并沒有太大影響,長(zhǎng)時(shí)間離子清洗并無(wú)必要。所設(shè)計(jì)的離子清洗工藝中,HSS的最佳清洗工藝為-400 V,30 min,鎂合金為-300 V,20 min。TEM對(duì)過(guò)渡層與基體界面的觀察結(jié)果說(shuō)明:HSS,AZ31鎂合金與過(guò)渡Cr層的結(jié)合機(jī)制是以離子注入方式形成的梯度,混合界面

3、層產(chǎn)生的物理結(jié)合力為主,同時(shí)離子清洗增加了鍍層與基材之間的機(jī)械咬合力,機(jī)械結(jié)合也對(duì)結(jié)合強(qiáng)度做出了貢獻(xiàn)。分別選用Zr,Al過(guò)渡層探討了Mg基材沉積鍍層時(shí)過(guò)渡層材料的選擇原則。與Mg具有相同晶格類型,晶格常數(shù)的Zr過(guò)渡層的結(jié)合強(qiáng)度與沉積Cr過(guò)渡層的結(jié)合強(qiáng)度相當(dāng),而選用與Mg具有相近硬度的Al過(guò)渡層,可獲得與高速鋼-Cr 過(guò)渡層相當(dāng)?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度。鎂基材上沉積鍍層時(shí),過(guò)渡層材料的彈性模量與其結(jié)合強(qiáng)度并無(wú)太大聯(lián)系。過(guò)渡層材料與鎂合金基材的硬度匹配是