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近年来，镁及其合金因储量丰富，性能优异受到人们的关注，广泛应用于汽车工业、微电子产业、航空航天等领域。然而，镁及其合金的耐腐蚀性能较差，严重影响了其广泛应用。提高镁合金的耐腐性是当前镁合金开发与研究的重要课题，目前主要采用各类表面涂层技术。在这些技术中，磁控溅射技术由于具有沉积薄膜质量好、技术简单、对环境友好等优点被认为是制备表面涂层的最佳方法之一。本论文研究采用射频反应磁控溅射法在AZ31镁合金基片上沉积氮化钛铝薄膜， Zr-氮化钛铝、Ti-氮化钛铝、Al-氮化钛铝复合膜。通过电化学测试研究了氮化钛铝薄膜的耐腐蚀性，研究工艺参数对氮化钛铝薄膜耐腐蚀性的影响，采用X射线衍射仪、FIB扫描电镜、X射线光电子能谱仪，显微硬度仪及轮廓仪分别研究了薄膜的微观结构、表面形貌、化学组成、表面硬度、厚度以及表面粗糙度。采用划格实验法评定TiAlN薄膜及复合膜与镁合金基片间的结合力。研究表明：实验制备的氮化钛铝薄膜为非晶态结构，与镁合金基体之间的结合良好。当铝靶溅射功率为50W、钛靶溅射功率为125W、氮气流量为30sccm、沉积时间为8h时，所制备的氮化钛铝薄膜在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性能最好，腐蚀电流密度(2.820×10-7A/cm2)比镁合金基体(1.066×10-5A/cm2)降低超过了1个数量级。XPS分析得出，所制备的薄膜含有Al、Ti、N、C、O5种元素，C和O主要来源于空气中吸附和氧化所致。通过对各元素窄谱分析，薄膜主要以TiN，TiO2，TiON，AlN和Al2O3等相存在。通过显微硬度仪及台阶仪检测表明，氮化钛铝薄膜能有效提高镁合金基体硬度，降低镁合金基体粗糙度。通过对Zr-氮化钛铝、Ti-氮化钛铝、Al-氮化钛铝复合膜电化学检测及浸泡实验Zr-氮化钛铝复合膜对镁合金基体保护性最好，Al-氮化钛铝复合膜对镁合金基体保护性最差。附着力试验得到Al-氮化钛铝复合膜与镁合金基体间的附着力等级为2级，Ti-氮化钛铝、Zr-氮化钛铝复合膜与镁合金基体间的附着力等级为1级，复合膜与基体的结合力均较好。