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軸瓦合金表面磁控濺射沉積膜研究分析

 

      軸瓦合金表面磁控濺射沉積膜研究分析,軸瓦合金作為有色金屬合金材料的一種,具有突出的尺寸穩定性、比性能和阻尼特性,在現代工業領域應用廣泛。但由于軸瓦合金耐蝕性和加工性能較差,至今在工程應用中受到限制。軸瓦合金表面形成的氧化膜較為疏松,穩定性差,導致軸瓦合金不具有良好的抗腐蝕性能。因此,對軸瓦合金表面進行改性處理,提高其性能仍一直是研究的熱點。

  目前,經過國內外人員的研究,主要采用化學轉化、陽極氧化、化學鍍等工藝方法對軸瓦合金進行表面處理。磁控濺射鍍膜作為重要的物理氣相沉積技術,因鍍膜設備和工藝簡單、鍍膜質量好等優點成為薄膜工業化應用的主要方法。磁控濺射鍍膜是指在真空室中,利用核能粒子轟擊靶材表面,通過粒子動量傳遞打出靶材中原子及其他粒子,并使其沉積在軸瓦合金基體上形成薄膜的技術。利用磁控濺射在軸瓦合金表面沉積膜以提高軸瓦合金性能已經取得了可喜的進展。鄭州創山機械設備有限公司利用超真空磁控濺射鍍膜設備在軸瓦合金表面進行膜的鍍覆,并研究了軸瓦合金鍍層的成分分布和形貌,探討了其耐蝕性能。
  一、實驗材料及方法
  實驗以軸瓦合金為基體材料。軸瓦合金樣品尺寸為10mm*10mm*5mm.對基體軸瓦合金進行打磨和拋光,利用丙酮和無水乙醇進行清洗,采用超真空磁控濺射鍍膜設備,將基體軸瓦合金靜置晾干后放入此設備真空腔中,軸瓦合金基體和靶材之間的距離10cm,靶材是60mm*5mm,以純度為99.9%氬氣為保護性氣體,濺射電流0.5A,鍍膜時間分別為50min和1h。采用能譜分析儀對軸瓦合金表面膜進行能譜分析,研究了軸瓦合金基體表面的成分分布;利用原子力顯微鏡對軸瓦合金表面鍍層進行形貌和微觀組織觀察;動電位極化曲線采用電化學分析儀進行測試。電解池采用三電極體系,工作電極為軸瓦合金表面鍍膜的試樣,工作面積1cm*1cm,非工作面用AB型膠水密封;輔助電極為鉑電極,參比電極為飽和甘汞電極,電解液為3.5%的氯化鈉溶液。
   二、實驗結果及分析
   1.軸瓦合金鍍層成分分析
   鍍膜時間為1h和50min時,軸瓦合金鍍層表面不同位置處原子的分布。原子堆積總體比較均勻,其致密度較高,但軸瓦合金膜表面有明顯的劃痕,主要原因是前處理階段軸瓦合金基體表面存在輕微劃痕,致使鍍膜時原子沿劃痕堆積;軸瓦合金鍍層中原子堆積較為不均勻,有小部分類似云朵聚集,且軸瓦合金基體有一些橫向的輕微劃痕被原子所覆蓋。從圖中可知,在軸瓦合金基體樣品的表層為一定厚度的膜,且表面完全被合金層所覆蓋;部分區域亮度較高,主要原因是軸瓦合金基體表面較粗糙、平整度低,增強了原子與軸瓦合金基體的結合力,從而使較多的原子沉積;而在原子堆積較小或濺射的膜下層致密,上層疏松的區域,使亮度較低。
   2.軸瓦合金鍍層形貌分析
   在軸瓦合金膜剛形成階段即生長初期,主要以島狀生長方式為主,隨沉積時間延長和鍍膜厚度增加,各個島之間開始產生相互聚集,彼此靠攏,形成大小不一、形狀差異的微小團簇。然后,微小團簇之間逐漸開始結合起來,形成較大的團簇,最終在軸瓦合金基體表面形成一層完整的薄膜。從三維圖也可以看出,鍍層與軸瓦合金基體結合良好,且鍍層與軸瓦合金基體之間存在混溶的過渡層,使其無裂紋等缺陷產生。
   鄭州創山機械設備有限公司在軸瓦合金表面采用直流磁控濺射技術沉積膜,通過能譜分析儀、原子力掃描顯微鏡和電化學分析儀分別研究了軸瓦合金層的成分分布、形貌和耐蝕性能。結果表明:在軸瓦合金表面沉積形成晶粒細小且均勻分布的致密鍍層;鍍層和軸瓦合金基體之間存在混溶的過渡層,且與基體軸瓦合金結合良好,表現出一定的耐蝕性能。鍍膜有利于軸瓦合金表面防護層的形成,減小其腐蝕傾向。更多請點擊:http://www.eocjqbpj.cn 

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