磁控濺射鋁鍍層結(jié)構(gòu)對316L不銹鋼表面陽極氧化成孔的影響.pdf

1、本文采用磁控濺射沉積薄膜的方法在316L不銹鋼基體上制備了鋁鍍層，研究了不同工藝參數(shù)對鋁鍍層組織形貌、相結(jié)構(gòu)、厚度及鍍層中含氧量的影響規(guī)律。并結(jié)合陽極氧化方法在316L不銹鋼上制備了微孔，研究了不同工藝下制備的的鋁鍍層組織形貌、結(jié)構(gòu)、鍍層厚度及鍍層含氧量對316L不銹鋼表面陽極氧化成孔的影響規(guī)律。
　　利用SEM、XRD對鋁鍍層的組織形貌及相結(jié)構(gòu)進行了分析，利用X射線光電子能譜分析(XPS)對鋁鍍層成分和元素化學態(tài)進行了分析，根據(jù)

2、納米壓痕儀測得的鍍層臺階輪廓曲線，并結(jié)合SEM，測量了鍍層厚度。采用陽極氧化方法在316L不銹鋼上制備微孔后，利用SEM對微孔的形貌進行了分析與表征，利用Image-pro plus6.0軟件對微孔的尺寸分布進行了統(tǒng)計分析，并對微孔密度進行了定量計算，利用AFM測量了微孔孔深分布。利用電流記錄儀記錄了陽極氧化過程中的電流變化，結(jié)合陽極氧化電流密度曲線對微孔的形成過程進行了初步的探討。
　　研究結(jié)果表明：隨沉積時間的增加，鋁鍍層晶粒

3、長大，致密度增加，同時鍍層厚度增加。鍍層厚度為2~3μm時，陽極氧化后在基體上生成的微孔孔徑多在10μm以上，孔深較淺，孔密度很??；鍍層厚度為4~5.5μm，鍍層的氧化過程穩(wěn)定，在基體上生成的微孔呈倒圓錐狀，微孔孔徑分布在0.2~2μm，密度較高(106/cm2)，孔深在50nm以上。隨基體偏壓的增加，鍍層晶粒長大，致密度先增加后降低，偏壓為-150V時，鍍層最致密。陽極氧化后，在基體上形成的微孔孔徑先減小，后增大，密度先增加后降低。沉

4、積時間一定時，隨著濺射電流的增加，鍍層晶粒尺寸呈凹形曲線變化，在400mA時晶粒最細小，組織最致密。濺射電流較低時，鋁鍍層主要在最密排面(111)上擇優(yōu)生長，隨著濺射電流的增加，晶粒在鍍層非密排面上的生長趨勢增強。鍍層厚度隨濺射電流的提高而增加。陽極氧化后，在基體上生成的微孔尺寸均較大(1~10μm)，孔密度較低(105/cm2)。隨著濺射氣體中氧氬流量比的增加，鍍層中氧含量增加，鍍層晶粒明顯細化。鍍層中含有一定量的氧使鍍層中晶粒的擇優(yōu)

5、取向由最密排面轉(zhuǎn)向(200)和(311)晶面，而當含氧量達到51％時，晶粒的擇優(yōu)取向消失。鍍層厚度對含氧量不敏感。陽極氧化后，隨鍍層中含氧量的提高，基體表面生成的微孔孔徑減小，孔密度呈直線增加(達到107/cm2)，微孔呈規(guī)則的倒圓錐形，孔深大于100nm。
　　陽極氧化成孔過程分為4個階段，即鋁鍍層表面氧化階段、鋁鍍層多孔氧化膜增厚階段、鍍層-基體共同氧化階段和基體氧化階段。由于鋁鍍層表面存在高低起伏，氧化過程在鋁鍍層上不是完全