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镁合金表面电弧离子镀TiAlN薄膜的结构与性能研究

2021-06-22王晓奇

电镀与精饰 2021年6期

王晓奇,曹 慧,雷 彪

(1.内蒙古机电职业技术学院机电工程系,内蒙古呼和浩特010070;2.内蒙古机电职业技术学院冶金与材料工程系,内蒙古呼和浩特010070)

镁合金的密度约为1.8 g/cm3,比强度、比弹性模量大,地壳中含量丰富,承受冲击载荷的能力比铝合金大,而且抗电磁干扰,铸造性能、耐凹性和加工性能良好,较大规模的应用在航空航天、生物医学、汽车、数码产品等领域[1‐5]。然而,由于Mg化学性质活泼,镁合金在应用中极易发生腐蚀,消耗资源,增加成本。镀膜技术可在不削弱镁合金原有优点的同时提高镁合金的性能,例如TiAlN薄膜具有硬度高、耐高温、耐腐蚀等优点[6‐7]。目前,多种镀膜技术被用于制备高性能的TiAlN薄膜。曹慧等[6]采用射频磁控溅射在AZ31表面制备了TiAlN薄膜,研究了基体负偏压对薄膜微观结构和耐蚀性能的影响,结果表明薄膜具有良好的耐蚀性能,并且45 V负偏压下薄膜的耐蚀性能最佳;Quesada F等[8]采用射频磁控溅射在ASTM A36钢上制备了TiAlN涂层,并研究了N2分压对涂层结构和性能的影响,结果表明N2分压0.1时涂层的均匀性较高、硬度最大、耐蚀和耐磨性能最好,而N2分压0.05时涂层的结合性能最好;周磊等[9]采用阴极电弧离子镀方法制备了Al0.55Ti0.45N基和Al0.67Ti0.33N基复合涂层,研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,结果表明涂层对基体有较好的保护作用;Wu G S[10]等采用磁控溅射法在AZ31上制备了双层的TiAlN/TiAl膜,结果表明双层膜在3.5%NaCl溶液中耐蚀性能良好。可见,镀层后的基体具有优异的防腐蚀能力。为了比较不同镁合金基体上同种薄膜结构和性能的差异,本文以Al3Zn1Mg、Al6Zn1Mg和Al6Zn1Mg1.5Ce为基体,采用电弧离子镀的方法制备了TiAlN薄膜,研究了不同镀膜基体的结构和性能。……

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