基于正交试验的磁控溅射铝涂层对孪晶诱发塑性钢耐蚀性的影响

作     者：张开策 时晓光 周艳文 粟志伟 徐帅 王鼎 ZHANG Kai-ce;SHI Xiao-guang;ZHOU Yan-wen;SU Zhi-wei;XU Shuai;WANG Ding

作者机构：辽宁科技大学化学工程学院辽宁鞍山114051 辽宁科技大学材料与冶金学院表面工程研究所辽宁鞍山114051 鞍钢集团钢铁研究院汽车与家电用钢研究所辽宁鞍山114021 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年第52卷第4期

页      面：223-232页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51972155) 辽宁省教育厅项目(LJKZ0278、LJKZ0306)。 

主　　题：正交试验 磁控溅射 铝涂层 孪晶诱发塑性钢 耐蚀性 腐蚀机制 

摘      要：目的利用磁控溅射技术在孪晶诱发塑性钢板表面沉积铝涂层,借助L9(3^(3))正交试验设计表研究热丝电流、靶电流和基体偏压3个工艺参数对铝涂层相结构、微观形貌以及耐蚀性能的影响。方法利用XRD和SEM研究铝涂层的微观结构。利用电化学工作站和盐雾试验箱测试并分析铝涂层的耐蚀性能。通过极差分析得到热丝电流、靶电流和基体偏压所对应的极差值(R值)。结果引入热丝后,基体偏流密度从0.02 mA/cm^(2)提升至0.72 mA/cm^(2),提高了1个数量级;靶电流与基体偏压的影响不明显。涂层厚度随靶电流的增加而增大,靶电流由3 A增至9 A的过程中,涂层厚度由0.67μm增加至3.16μm。择优取向在热丝电流与基体偏压的共同作用下由(200)向(111)转变,这反映了晶体内部应力增大。铝涂层均为典型的再结晶形貌。在热丝电流从0 A增大到20 A的过程中,自腐蚀电位由-969 V增大至-656 V,靶电流和基体偏压的影响较小。自腐蚀电流密度随靶电流的增加而增大,当靶电流从3A增至9A时,其数值由1.15×10^(-7)A/cm^(2)增大为3.04×10^(-7)A/cm^(2);自腐蚀电流密度随热丝电流和靶电流呈现先增后减的趋势。腐蚀面积与热丝电流成正相关,热丝电流越大,腐蚀面积越大(5.03%~12.21%);腐蚀面积与靶电流成负相关,靶电流越大,腐蚀面积越小(10.62%~6.51%)。结论热丝电流主要影响涂层的致密度,热丝电流越大,涂层越致密,自腐蚀电位越高。靶电流主要影响涂层厚度,涂层越厚越耐蚀,同时也变得疏松,点蚀增多。基体偏压对于铝涂层的耐蚀性影响不大。