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轴瓦合金表面磁控溅射沉积膜研究分析

 

      轴瓦合金表面磁控溅射沉积膜研究分析,轴瓦合金作为有色金属合金材料的一种,具有突出的尺寸稳定性、比性能和阻尼特性,在现代工业领域应用广泛。但由于轴瓦合金耐蚀性和加工性能较差,至今在工程应用中受到限制。轴瓦合金表面形成的氧化膜较为疏松,稳定性差,导致轴瓦合金不具有良好的抗腐蚀性能。因此,对轴瓦合金表面进行改性处理,提高其性能仍一直是研究的热点。

  目前,经过国内外人员的研究,主要采用化学转化、阳极氧化、化学镀等工艺方法对轴瓦合金进行表面处理。磁控溅射镀膜作为重要的物理气相沉积技术,因镀膜设备和工艺简单、镀膜质量好等优点成为薄膜工业化应用的主要方法。磁控溅射镀膜是指在真空室中,利用核能粒子轰击靶材表面,通过粒子动量传递打出靶材中原子及其他粒子,并使其沉积在轴瓦合金基体上形成薄膜的技术。利用磁控溅射在轴瓦合金表面沉积膜以提高轴瓦合金性能已经取得了可喜的进展。郑州必威机械设备有限公司利用超真空磁控溅射镀膜设备在轴瓦合金表面进行膜的镀覆,并研究了轴瓦合金镀层的成分分布和形貌,探讨了其耐蚀性能。
  一、实验材料及方法
  实验以轴瓦合金为基体材料。轴瓦合金样品尺寸为10mm*10mm*5mm.对基体轴瓦合金进行打磨和抛光,利用丙酮和无水乙醇进行清洗,采用超真空磁控溅射镀膜设备,将基体轴瓦合金静置晾干后放入此设备真空腔中,轴瓦合金基体和靶材之间的距离10cm,靶材是60mm*5mm,以纯度为99.9%氩气为保护性气体,溅射电流0.5A,镀膜时间分别为50min和1h。采用能谱分析仪对轴瓦合金表面膜进行能谱分析,研究了轴瓦合金基体表面的成分分布;利用原子力显微镜对轴瓦合金表面镀层进行形貌和微观组织观察;动电位极化曲线采用电化学分析仪进行测试。电解池采用三电极体系,工作电极为轴瓦合金表面镀膜的试样,工作面积1cm*1cm,非工作面用AB型胶水密封;辅助电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为3.5%的氯化钠溶液。
   二、实验结果及分析
   1.轴瓦合金镀层成分分析
   镀膜时间为1h和50min时,轴瓦合金镀层表面不同位置处原子的分布。原子堆积总体比较均匀,其致密度较高,但轴瓦合金膜表面有明显的划痕,主要原因是前处理阶段轴瓦合金基体表面存在轻微划痕,致使镀膜时原子沿划痕堆积;轴瓦合金镀层中原子堆积较为不均匀,有小部分类似云朵聚集,且轴瓦合金基体有一些横向的轻微划痕被原子所覆盖。从图中可知,在轴瓦合金基体样品的表层为一定厚度的膜,且表面完全被合金层所覆盖;部分区域亮度较高,主要原因是轴瓦合金基体表面较粗糙、平整度低,增强了原子与轴瓦合金基体的结合力,从而使较多的原子沉积;而在原子堆积较小或溅射的膜下层致密,上层疏松的区域,使亮度较低。
   2.轴瓦合金镀层形貌分析
   在轴瓦合金膜刚形成阶段即生长初期,主要以岛状生长方式为主,随沉积时间延长和镀膜厚度增加,各个岛之间开始产生相互聚集,彼此靠拢,形成大小不一、形状差异的微小团簇。然后,微小团簇之间逐渐开始结合起来,形成较大的团簇,最终在轴瓦合金基体表面形成一层完整的薄膜。从三维图也可以看出,镀层与轴瓦合金基体结合良好,且镀层与轴瓦合金基体之间存在混溶的过渡层,使其无裂纹等缺陷产生。
   郑州必威机械设备有限公司在轴瓦合金表面采用直流磁控溅射技术沉积膜,通过能谱分析仪、原子力扫描显微镜和电化学分析仪分别研究了轴瓦合金层的成分分布、形貌和耐蚀性能。结果表明:在轴瓦合金表面沉积形成晶粒细小且均匀分布的致密镀层;镀层和轴瓦合金基体之间存在混溶的过渡层,且与基体轴瓦合金结合良好,表现出一定的耐蚀性能。镀膜有利于轴瓦合金表面防护层的形成,减小其腐蚀倾向。更多请点击://www.zgmieshu.com 

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