AZ31鎂合金表面磁控濺射碳氮化鈦薄膜及其性能研究.pdf

1、近年來(lái)，鎂及其合金因儲(chǔ)量豐富，性能優(yōu)良受到人們的關(guān)注，廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子產(chǎn)業(yè)、汽車工業(yè)。但是，鎂及其合金的耐腐蝕性能較差，這一缺陷限制了其廣泛應(yīng)用。提高鎂合金的耐腐性是當(dāng)前鎂合金產(chǎn)業(yè)的重要課題，目前的主要方法有優(yōu)化合金工藝及表面涂層技術(shù)。磁控濺射技術(shù)由于具有沉積薄膜質(zhì)量好、技術(shù)簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)被認(rèn)為是制備表面涂層的最佳方法之一。
　　 本論文研究采用磁控濺射技術(shù)在AZ31鎂合金表面沉積碳氮化鈦薄膜，使用雙靶反應(yīng)濺射

2、及單一化合物靶濺射兩種沉積方式。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、X射線衍射儀、X射線光電子能譜儀及臺(tái)階儀分別研究了薄膜的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、薄膜厚度以及表面粗糙度。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試研究了碳氮化鈦薄膜的耐腐蝕性，并研究了制備工藝參數(shù)對(duì)所制碳氮化鈦薄膜性能的影響。采用劃格實(shí)驗(yàn)法評(píng)定了碳氮化鈦薄膜與鎂合金基體間的結(jié)合力。
　　 研究表明：本實(shí)驗(yàn)采用兩種沉積方式制備的碳氮化鈦薄膜均為非晶結(jié)構(gòu)，膜基附著力良好，均為5B等級(jí)。當(dāng)C靶濺射功率為5

3、0W、Ti靶濺射功率為50W、氮?dú)饬髁繛?0sccm、濺射時(shí)間為4.5h時(shí)，雙靶反應(yīng)濺射制備的碳氮化鈦薄膜耐腐蝕性能最佳，腐蝕電流密度(1.664×10-6A/cm2)比鎂合金基體(1.785×10-5A/cm2)降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)。單一TiCN化合物靶制備的碳氮化鈦薄膜也能夠顯著提高鎂合金基體耐腐蝕性，腐蝕電流密度(4.307×10-6A/cm2)比鎂合金基體(1.785×10-5A/cm2)降低接近1個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 兩種不同

4、沉積方式制備的碳氮化鈦薄膜在表面形貌、化學(xué)組成等方面都有差異。反應(yīng)濺射制備的碳氮化鈦薄膜表面致密、無(wú)明顯缺陷，而化合物靶制備的碳氮化鈦薄膜表面有少量缺陷。反應(yīng)制備的碳氮化鈦薄膜耐腐蝕效果更好，但工藝較復(fù)雜、成本較高；而化合物靶制備的碳氮化鈦薄膜工藝簡(jiǎn)單、成本低，需進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，從而提高碳氮化鈦薄膜的耐腐蝕性能。兩種方法制備的碳氮化鈦薄膜都能在一定程度上提高鎂合金的表面硬度，進(jìn)一步拓展了碳氮化鈦薄膜在提高鎂合金表面耐腐蝕性能方面的應(yīng)