在海洋化工、能源等领域,大量的金属构件因为被腐蚀而失效,不仅影响了仪器的正常使用,也造成了较大的财产损失。对材料的接触界面进行强化,增加耐蚀性,是延长其寿命的有效途径。由于具有优良的机械性能及抗腐蚀等特性,NiAl金属间化合物被广泛用作海洋工程结构的腐蚀防护涂层材料。磁控溅射技术作为一种先进的表面制备技术,具有仪器操作简单、溅射效率高和薄膜结合力强等优点。本文针对海洋环境下不锈钢基体不耐氯离子腐蚀,需要进行腐蚀与防护的特性,利用磁控溅射技术在316L不锈钢基体上制备NiAlZr薄膜,研究不同工艺参数对薄膜耐蚀性的影响。主要研究结果如下:(1)以NiAl复合靶和Zr靶为原料制备NiAlZr薄膜,通过改变Zr靶功率来调节薄膜中Zr元素的含量,研究不同组分薄膜的物相、结构及耐蚀性。结果表明,随着Zr靶功率的增高薄膜表面的颗粒逐渐变大,薄膜变得粗糙。此外,薄膜的物相主要由结晶相和非晶相组成,并且随着Zr靶功率的增加薄膜的结晶性逐渐增强,其中结晶相主要有Al2Zr3、Al3Zr2、AlNi和AlNiZr等物相。薄膜非晶与纳米晶相互混合的物相组成结构,有效的降低了薄膜吸附中间产物时的电荷转移速率。根据电化学交流阻抗曲线、动电位极化曲线及其拟合数据可知,当NiAl复合靶溅射功率为200 W,Zr靶溅射功率为50W时,所制得的薄膜的耐蚀性最好,此时腐蚀电流密度为21.0 nA·cm-2较316L不锈钢基体的338.0 nA·cm-2有了一个数量级的提高。(2)磁控溅射过程中的基体温度也会影响薄膜的生长方式、晶体结构、形貌及薄膜的耐蚀性能。通过改变溅射过程中基体的温度,探究不同溅射温度下薄膜的耐蚀性能。研究表明,随着溅射温度的升高,薄膜表面颗粒之间的间隙变大。同时,薄膜的结晶性也受溅射温度的影响,随着基体溅射温度的增加,薄膜的结晶性也逐渐增强,由200℃时的非晶相到400℃时的Al3Zr2、Al2Zr3 AlNi三种物相。孔隙率的大小也会影响薄膜的耐蚀性,在不同基体温度下溅射的薄膜其孔隙率也是有不同的,孔隙率随着基体温度的增加而逐渐增加,所制备的NiAlZr薄膜的耐蚀性逐渐减弱。在基体温度为200℃时,薄膜腐蚀电流达到最小值为237.0 nA·cm-2,较316L的338.0 nA·cm-2有了很大程度的提高。(3)磁控溅射过程中的溅射时间也是影响薄膜耐蚀性的一个重要因素,同时溅射时间也会影响薄膜的形貌、晶体结构、孔隙率等。通过改变溅射过程中的不同溅射时间来获得不同溅射时间下的NiAlZr薄膜。结果表明,在溅射时间为30 min时,薄膜表面颗粒逐渐最小,薄膜截面的柱状组织最为致密。薄膜在溅射时间为20 min时为非晶结构,到40 min时,薄膜的结晶性有所增强,晶相主要有Al3Zr2、Al2Zr3和AlNi三种物相。不同溅射时间下制备的薄膜,在溅射时间为30 min时表现出了最优的耐蚀性能,与316L不锈钢基体相比,薄膜的腐蚀电流达到最小值为95.0nA·cm-2,较316L的338.0nA·cm-2有了很大程度的提高。