AZ31镁合金磁控溅射镀铝膜的性能研究

摘要：采用超真空磁控溅射镀膜设备在AZ31镁合金表面进行了铝保护膜的镀覆，利用辉光放电光谱分析和纳米压痕／划痕试验技术，研究了镀层的成分和显微力学性能随薄膜深度的分布。结果表明，铝镀层在镁合金基体表面形成，镀层和基体之间存在混融的过渡层，铝镀层的表面硬度、弹性模量等高于镁合金基体的，并随深度增加而递减，膜层与基体结合良好并表现出一定塑性、镀铝膜有利于镁合金表面防护层的形成。

 关键词；磁控溅射；镁合金；镀铝膜；防护层

 镁合金在腐蚀性环境中，不能像铝合金那样在表面形成保护性钝化膜，而易作为阳极遭受电偶腐蚀，这在一定程度上限制了其应用。在镁合金的表面形成一层致密的铝层或合金层能有效地减缓镁合金的腐蚀[1-2]，如在镁合金表面喷涂铝防护层[3-4]能够有效的形成防腐蚀保护层，但这种涂层较厚，表面粗糙度较高。

 磁控溅射镀膜是一种比较重要的物理气相沉积镀膜技术，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的原子及其他粒子，并使其沉积在基体上形成薄膜的技术。利用磁控溅射在镁合金表面形成保护性膜层，以提高合金的防蚀性、耐磨性等已经取得了一些可喜的进展[5]。本文利用超真空磁控溅射镀膜设备，在AZ31镁合金表面进行了磁控溅射铝保护膜的镀覆；利用辉光放电光谱分析技术和纳米压痕划痕试验技术，研究了表面膜层的成分和显微力学性能。

 1 试验

 1.1 材料与设备

 AZ31镁合金片，铝靶材w（Al）＝99.99％，FJL560A超高真空磁控与离子束联合溅射设备（中科院沈阳科仪所），纳米试验机（英国MML公司），JY10000RF辉光放电光谱分析仪（法国JY公司）。

 1.2 镁合金磁控溅射镀铝膜的制备

 取1mm厚的AZ31镁合金片材，首先对材料表面进行打磨和抛光处理至表面粗糙度在1μm以下，超声清洗后用丙酮清洗，然后切割为大小基本一致的小片。利用FJL560A超高真空磁控与离子束联合溅射设备，以纯铝为靶材在镁合金基片上镀膜，控制氩气压力0.9Pa，电流12A，镀膜时间50min。

 1.3 镁合金铝镀层的性能表征

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