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镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度小,比强度、比刚度高,另外还具有优良的减震性以及电磁屏蔽能力,因此被广泛应用于汽车工业、航空航天以及电子产品等诸多领域。但由于镁合金耐腐蚀性较差,其应用受到了阻碍。目前主要应用于镁合金防腐蚀的表面处理方法有:化学转化、阳极氧化、化学镀、气相沉积等。磁控溅射技术具有沉积速率较其他气相沉积方法高、工艺简单、薄膜质量好、对环境友好等优点,成为薄膜工业化应用的重要方法之一。本文采用磁控溅射镀膜方法,在AZ91D镁合金表面按照预定实验方案分别制备了Al、Ti-Al-N单层膜,并且在制备Al、Ti-Al-N单层膜实验的基础上,选择较优参数制备Al/Ti-Al-N双层膜。本论文主要研究了基材温度、负偏压以及N2/Ar分压比等磁控溅射实验参数对膜层组织和性能的影响。研究结果表明:制备Al单层膜时,基材温度和负偏压对Al膜组织和性能有很大影响,基材温度为150℃时,晶粒细小且大小均匀,膜层致密度最好,膜层自腐蚀电流最小,自腐蚀电位较高,负偏压为-60V时,膜层致密度高,且自腐蚀电流最小;制备Ti-Al-N单层膜时,N2/Ar分压比和负偏压对Ti-Al-N膜层组织和性能有很大影响,N2/Ar分压比为1.5:10时,膜层显微硬度、憎水性较高,并具有较高的电化学阻抗,拥有较好的腐蚀防护性能,负偏压为-20V时,膜层具有较高的显微硬度、最高的憎水性以及最大的电化学阻抗,拥有最好的腐蚀防护性能。最后利用制备Al、Ti-Al-N单层膜的最优参数,即在AZ91D镁合金基材温度为150℃,负偏压为-60V磁控溅射工艺参数下制备Al膜作为过渡层,过渡层制备完毕后保持Ar气流量10sccm不变,通入N2气流量为1.5sccm,AZ91D镁合金基材温度仍保持为150℃,负偏压为-20V在Al膜基础上沉积Ti-Al-N膜,制备得到Al/Ti-Al-N双层膜。比较了Ti-Al-N单层膜和Al/Ti-Al-N双层膜的组织与性能差异,对比分析了两种膜层的亲水性和电化学性能的不同,得出双层膜具有更好的腐蚀防护性能。