高功率脉冲磁控溅射技术制备纳米级ZrO2薄膜的高耐腐蚀性

摘要：

高质量的金属氧化物薄膜在航天航空、海洋船舶等极端环境下的关键部件有着广泛的应用需求,但传统制备技术易导致薄膜疏松多孔,产生空隙裂纹等缺陷,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)已被证明是一种有效制备无空洞和无弧滴致密薄膜的有效方法.通过HiPIMS技术在不锈钢表面制备超薄致密ZrO2薄膜,重点研究不同O2流量下耐腐蚀性能的调控规律.通过扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、纳米压痕仪(NanoTest P3)、电化学设备(CS300)等对ZrO2薄膜的表面形貌、物相结构、力学性能、耐腐蚀性能等方面进行研究.研究结果显示,在O2流量为40mL/min时,ZrO2薄膜的纳米硬度H最高为26.38 GPa,弹性模量E为290.9 GPa;同时,在电化学腐蚀试验中,其自腐蚀电流密度Icorr达到45.802 pA/cm2,与304L不锈钢相比降低了 4个数量级;电化学阻抗谱(EIS)显示,随O2流量的增加,容抗弧半径、低频区阻抗值和相角均随之不断增大,进一步表明O2流量为40min/mL制备薄膜的耐腐蚀性能最优.通过HiPIMS技术能够制备出高质量的ZrO2薄膜,其高耐腐蚀性对基体起到了强效的防护作用,对防腐薄膜的研究和应用具有一定参考价值.

关键词：高功率脉冲磁控溅射技术、ZrO2薄膜、耐腐蚀

所属期刊栏目：35

分类号：TG156;TB114(金属学与热处理)

在线出版日期：2022-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：203-213