磁控溅射涂层的耐蚀性

D0I:10.13374/i.issm1001-053x.1990.01.00M 北京科技大学学报 第12卷第1期 Vol.12 No.1 1990年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan,1990 磁控溅射涂层的耐蚀性 黄建民高瑞珍 王月 (治金系) (化学系) 摘要：通过采用础控溅射工艺，将两种铁巷和染基材质的靶材藏射到基材(1Cr18 N9T)上，形成4种裤秧。对靶材，基材和薄膜等分别在不同浓度硫酸中的耐腐蚀性进行 了测量，并对薄膜在0.05mol/L硫酸中的耐点蚀性进行了研究。通过对Ta「cl曲线、循环 极化曲线及显微组织的分析，结果表明：？射后薄膜组织为微品，薄模的谢蚀性普遍比藏射 材前靶的耐蚀性要好，薄膜耐点蚀性很好。 关键词：磁控澱射，藩跳，耐蚀性，循环极化 Corrosion Resistances of Magnetic Sputtering Coatings Huang Jianmin Gao Ruizhen Wang Yue ABSTRACT:By using magnetic sputtering disposition four films were made by sputtering two iron target materials and two nickel target materials on a base material (1Cr18Ni9Ti).Corrosion resistances of these films,target materials and base material mentioned above were studied in various H2SO,concentration solutions and the pitting resistance of the film were also investigated in 0.05mol/L H2SO,soluticn.It has been found from the Tafel Plots,the cyclic polarization measurements and the microscopic internal analysis that sputtered films are microcrystal organization and have better corrosion resistances including pitting resistance than the target material without sputtering. KEY WORDS:magnetic sputter,sputtered film,corrosion resistance,cyclic polarization. 磁控射是70年代在真空镀膜方面发展起来的一项新技术。它除了具有一股藏射沉积的 膜层均匀、致密、纯度高、附着力强、应用靶材广及工况稳定等优点外，还有沉积速率高、 基材温升低两个显著特点：)，因而它在生产和科研上愈来愈受到人们的重视。 1989-03-02收稿 19

， ，灿 、 第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 磁 控 溅 射 涂 层 的 耐 蚀 性 黄建 民 高瑞珍 王 月 冶 金 系 化学 系 卜 摘 要 通 过 采 用 磁 控溅 射 工 艺 ， 将 两种 铁甚 和 镍基材质的 靶 材 滋 射 到基 材 上 ， 形 成 种 薄 膜 。 对 靶材 、 基材和薄膜等 分别 在不 同 浓度硫 酸 中的 耐腐蚀性 进行 了钡吵量 ， 并对 薄 膜 在。 硫 酸 中的耐点 蚀性 进行 了研究 。 通过 对 曲线 、 循环 极化 曲线及 显 微组 织 的 分 析 ， 结 柒 表明 溅射后薄 膜组 织 为微 晶 ， 薄膜的 耐蚀性 普遍比 溅 射 材前靶的耐 蚀性要好 薄 膜 耐点蚀性 很好 。 关 键词 磁控 溅 射 ， 薄 膜 ， 耐 蚀性 ， 循 环极 化 只 之 ‘门沪 日‘ 、 碑 、 ， ， 夕 ， 川 平 夕 二 · 从 、 爪 · ， ‘ ， 丁 场‘ 皿 ， ， 。 ， 磁控溅射是 年代 在真空镀膜 方面发展 起来 的一项新技 术 。 它 除 了具有一般 溅射沉积 的 膜层均 匀 、 致密 、 纯度高 、 附着 力强 、 应 用靶材广及 工况稳定等优点外 ， 还有沉积速率高 、 基材温升低两 个显著特 点 〔 ” ， 因而它 在生产和科研上愈来 愈受到 人们 的重 视 。 一 一 收 稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1990．01．004

现在大多数文献报道都是对TN和TC膜的性能及一些高温合金膜的研究。不锈钢在 各部门中是应用得很广泛的钢种之一，但对不锈钢溅射膜的工艺和性能研究较少【2」。在开 发天然气油田中，H2S等酸性介质严重腐蚀设备零件（例如滑动阀门）的问愿显得很突出。 设想将零件外层瓣射不锈钢薄膜，既耐蚀又节省钢材。为此本文着重研究不锈钢溅射薄膜的 耐蚀性能。 1 实验材料和方法 1.1靶材和基材材质 根据研究目的及磁控溅射的特点，选择了两种铁基和两种镍基的奥氏体不锈钢作为磁控 藏射靶材，化学成分如表1所示。 基材的选择要满足溅射涂层与基材结合力强，基材的物理和化学性能与靶材配合好的要 求，逃择1Cr18Ni9Ti不锈钢材质作为本实验所用的基材。 表1靶材的化学成分，% Table 1 Chemical composition of target meterials,% 钢种 C Si Mn Ni Fe Cr Mo Al Cu Ti Nb V P S T10.2≤0.6≤1.035 41 15 3 0 0 00 2≤0,02≤0,02 Fc-Basc T2≤0.05≤0.9≤1.52046.525 3 03.1000≤0.02≤0.02 T3≤0.03≤0,71,04521252,50.43,50,5000.02≤0.02 Ni-Base T4≤0.05≤0.81.06772000.802.21.00 ≤0,02≤0.02 1.2实验方法 磁控溅射装置型号为JCKD-400,是对靶溅射，样品在戕射过程中保持旋转状态，以获 得厚度均匀的合金膜涂层。实验中采用的工艺参数为3： 基材加热温度800°C; 盆压 0.533Pa 射时间1.0-2.0； 偏压 -200V 沉积速率0,44mmir1, 溅射功率4kW 耐蚀程度试验采用M351-2型电化学腐蚀测量系统，由微处理机控制M273恒电势仪和 绘图仪。实验中以饱和甘汞电极作参比极，石墨极作辅助电极，研究电极即试样的暴露面积 为1cm2。 腐蚀程度的评定方法有许多种，在本实验中采用Ta「！曲线外谁法和循环极化法。 Tafel曲线法测量时，试样电极先在溶液中稳定l0min,测出稳定的自腐蚀电势E。, 再以0.33mVIs的扫描速度对电极进行阴极极化和阳极极化（相对于E。,从-200mV至 200mV),最后由计算机对每个数据点进行处理。得出与Stern-Geary模型尽量相符的腐蚀 参数：腐蚀电流密度（俗称腐蚀电流)I。,和极化阻率P。两者之间关系为： I.o,=b.b./2.3(b.+b.)·Rp 20

现在大多数文献报道都是对 和 膜 的性 能及一 些 高温 合金膜的研究 。 不锈 钢 在 各部 门中是应 用得很 广 泛 的钢 种之一 ， 但对 不锈 钢溅射膜的 工艺和性能研究较 少 【 〕 。 在 开 发 天 然气 油 田 中 ， 等酸 性 介质 严重 腐蚀 设备零件 例如 滑 动阀 门 的问题显 得很突 出 。 设 想 将零 件 外层溅射不锈 钢薄膜 ， 既 耐蚀 又节省 钢材 。 为此 本文 着重 研究不锈钢溅 射薄膜 的 耐蚀性 能 。 实验材料 和方法 靶材 和基 材 材质 根据 研究 目的及磁 控溅射的特点 ， 选择 了两 种铁 基和两 种 镍 基的奥 氏体不锈钢 作为 磁控 溅 射靶 材 ， 化 学成分如 表 所示 。 基材的选择要满足 溅射涂 层与基材结 合 力强 ， 基 材的物 理和化学性 能与靶 材配 合好 的 要 求 ， 选 择 不 锈 钢 材质 作为 本实验所 用 的 墓材 。 表 靶材 的 化学成分 ， 写 ， 润 币 ‘ 了 一 簇 了沈 。 《 。 名 。 《 。 。 。 提 。 一 丁 簇 簇 了 乓 。 簇 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 眨 。 。 。 。 实验方 法 磁控溅射装 置型号为 一 仰 ， 是对靶 溅射 ， 样品在戮射过 程 中保持旋 转状 态 ， 以获 得 厚度均匀的合金膜涂 层 。 实验 中采用 的工 艺参数 为 〔 〕 墓 材加 热温 度 姐 压 。 。 溅射时 间 一 。 ， 偏压 一 沉积速率 。 拜 · 一 ‘ 溅射功 率 耐 蚀程 度试验采 用 一 型 电化 学腐 蚀测量系统 ， 由微 处 理机控制 恒 电势 仪和 绘 图仪 。 实验 中以饱和 一 甘汞 电极作 参 比极 ， 石墨 极 作辅 助 电极 ， 研究 电极即试样的暴露面 积 为 “ 。 腐蚀 程度的 评定 方法有许 多种 ， 在 本实脸 中采 用 、、 曲线 外推法和 循环 极化法 。 曲线 法测量 时 ， 试 样 电极 先 在溶 液 中稳定 ， 测 出稳定的 自腐蚀 电势 。 。 ， ， 再以 。 的 扫描速度对 电极进 行 阴极 极化和阳 极 极 化 相 对 于 。 。 ， ， 从 一 至 ， 最后 由计算机对 每个数 据点 进 行处 理 。 得 出与 一 模型尽量相符的 腐蚀 参数 腐蚀 电流 密度 俗 称腐蚀 电流 ‘ 。 和 极化 阻 率 ， 。 两 者 之 间关 系 为 。 。 ， ， 二 。 。 。 ‘

循环极化法多用于可钝化的合金，以测定其局部腐蚀（点蚀或缝隙腐蚀)。与Tafl曲 线法一样，测出E,后，以0.666mVIs的扫描速度对电极主要进行阳极极化，达到峰值 1.2V后再降压进行反向扫描到终止电位。 2实验结果及分析 2.1 Tafel极化曲线外推法 将4种靶材、基材和45*钢（对比钢种)用水砂纸打磨至900，测量其在0.05、0.25和 0.5mol/LH2SO,中的Tafel极化曲线，数据见表2。对经磁控镀射、未经热处理的薄膜 F1、F2、F3、F4,测量其在0,05mol/LH2SO,中的Tafelp曲线，得到E。、I.。、R、 见表3。 表2靶材、基材等在不同浓度硫酸中的Rp、I。o:r,E。orr值 Table 2 Rp,Ieor Ecorr of various materials in different H2SO4 concentration solutions 钢种 H2S040.05mo1/L H2s040.25mo1/L H2S040.5mo1/L 82) 89 Rp Jeorr (Q) (A·cm-2 9 Rp Tcorr P) A·cm-2 45 732.93×10-4 -0.580 74 3,04×10-4 -0.542 5 4,7X10-4 -0.460 SS 3394.70×10-5-0.469 2565.40×10-s -0.452 227 8.5×i0-5 -0.440 T1 10001.0×10-5 -0.267 9101.5×10-5-0.270895 3,0×10-5 -0.270 T2 990005.68×10-70.02173000 6.36×10-70.021640006.78×10-7 -0.004 T3 480007.57×10-7-0.04626000 1.0×10-6-0.042200002.0×10-6 -0.046 TA 4000 4.0×10-8 -0.12830006.0×10-6-0.13820001.0×10=5 -0.152 注：SS-1Cr18Ni9Ti.T1-1"靶材.余类堆。 表3未经热处理的萧膜在0.5mol/LH2S0,中的R,、Ior:、Eo:值 Table 3 Rpoo of unheat-treated films in 0.5mol/L H2SO Solution 钢 种 F1 F2 F3 FA Rn,(2) 5.93×104 9.62×104 5.85×104 6.90×104 Icor:,(A.cm-2) 2.46×10-7 1.65X10-7 3.24×10-7 2.18×10-7 Ecorr,(V) -0.075 -0.039 -0.043 -0,100 由表2数据作出腐蚀电流I。,随H2SO4浓度变化的曲线（图1），可知，每种钢的腐 蚀电流都随硫酸浓度增加而变大，即腐蚀速度变大。从表2还看到，极化阻率R,值与 I。,相对应，随硫酸浓度增加R变小。在同一疏酸浓度下，耐蚀性由好变差的顺序为T2、 T3、T4、T1、SS、45钢。很明显，靶材和SS钢中含有较高的Cr和Ni元素，而且靶材还 含有钼、铜、钛等元素，这些元素都有利于合金的耐蚀性提高。 21

循环 极化法多 用于可钝化的 合金 ， 以测定其局部腐蚀 点蚀或缝隙腐蚀 。 线法一 样 ， 测出 。 。 后 ， 以 的扫描速度对 电极 主要 进行阳极极 化 ， 后再降压 进行反向扫描到 终 止 电位 。 与 由 达 到 峰 值 实验结果及分析 极化 曲线外推 法 将 种靶材 、 基材和 钢 对 比钢 种 用水 砂纸打磨至 ， 测量其在 。 。 、 。 和 ‘ 中的 极化 曲线 ， 数据见表 。 对经磁 控 溅射 、 未经 热 处 理 的薄膜 、 、 、 ， 测量 其 在 中的 曲 线 ， 得到 。 。 ， 、 。 。 、 刀 ， 、 见表 。 表 靶材 、 基材等在不 同 浓 度硫酸 中的 、 。 。 、 。 。 值 、 。 。 ， 。 。 、 自 一一 一 ，二， 曰 “ ， 亡， 钢 种 今 口 边 一 ， 肠 月 一 一 丑 貂 · 一 丑 气 。 ‘ 一 。 。 义 一 一 。 。 一 一 。 。 一 。 。 丫 一 了 一 ， 。 ‘ 一 。 。 一 一 。 丫 一 一 。 二 一 。 。 一 。 。 一 一 。 一 一 。 。 一 。 一 。 一 。 泞 一 。 一 。 一 。 一 。 乙 一 。 宁 一 。 一 。 一 。 巧邪几 注 一 加 一 靶材 余 类堆 。 表 未 经 热处理 的蒲膜在 ‘ 中的 、 。 。 、 。 。 ， 值 左 、 。 。 、 。 。 ， 一 ‘ 钢 种 厂 厂 西 一 一 一 一 一 一 一 一 一 幻 劫 过 ， 月 一 弓 一 一 。 圣 。 一 ， 一 。 大 又 一 一 。 。 。 一 一 。 由 表 数据 作 出腐蚀 电流 。 。 ， ， 随 ‘ 浓 度变化的曲 线 图 ， 可 知 ， 每种 钢的 腐 蚀 电流都随硫酸浓度增 加而 变大 ， 即 腐蚀速度 变 大 。 从 表 还 看 到 ， 极 化 阻 率 ， 值 与 。 。 ， ， 相对应 ， 随硫酸浓度增 加 刀， 变小 。 在 同一 硫酸浓 度下 ， 耐 蚀性由好 变差 的顺序为 、 、 、 、 、 钢 。 很 明显 ， 靶材和 钢中含有较高的 和 元素 ， 而 且靶 材还 含有铂 、 铜 、 钦等元素 ， 这些元素都 有利 于 合金的耐蚀性提高

经磁控溅射后的薄膜的化学成分与靶材的 45 化学成分相同，这已被很多实验所证实。比较 10 表8和表2的Ic。、R数据可知，在0.5mol/L HzSO,溶液中，与靶材相同成分未经热处理的 10 薄膜，其耐蚀性比靶材要好。这主要是由于它们 的组织结构不同而引起的，将在下面分析。 10 T2 2,2循环极化曲线 10- 对经热处理(R2、R3、R4)和未经热处理的 00.10.5 1.0 (F2、F3、F4)澱射薄膜，测量了其在0.5mo1/L H2S04, H,S0,中的循环极化曲线（以R3、F3为代图1宽地花与H,S0,旅度（核坠标x0.5mo1/L)的关系 Fig.I Relation between corrosion current 表，表示在图2中)。 and H2SO4 concentration 在图2中，E。是击穿电势，E。越正，对点蚀的耐蚀性和氧化介质的抵抗力越强，E。为 再钝化电势，这个值越小（越负），对缝隙腐蚀和点蚀的敏感性就越高，电势差E。一ER值 越小，已发生的腐蚀穿透率就越低，耐点蚀性就越好。电势荣E。~E,值越大，表示纯化 区范围宽，耐蚀性好。 循环极化曲线显示出，薄膜的E。一E值都很小，表明耐点蚀性都很好，并易于再纯 化。其中尤以2*和3薄膜耐点蚀性为最佳。因为2·和3·薄膜含有钼和铜。钼能提高抗 点蚀能力，这是因为在足够高的铬（含C20%以上）的配合下，表面上除生成含Cr的致密 的氧化膜外，膜中还固溶有对酸稳定性好的Mo+,C和Mo的相互作用使耐蚀能力大大增 强。铜起了活性阴极作用，阻滞阳极过程，促使合金产生阳极钝化。 1,2 6) 1.0 0.8 0. 0.6 3 0.2 Q. 0.0 0.2 Ie-5 3 -2 log I (tA.cm2) 图23·薄模的循环极化曲我 Fig.2 Cyclic Polarization curves of 3 film 将经过热处理（图2中的R图）和未经热处理（图2中的F图）的薄膜循环极化曲线 相比较，还可以看到：(1)经热处理后，EP-E。,值（钝化区）比较大，曲线较平直，阳极 钝化得好。(2)经热处理后，极化电流Ip(EP点对应的电流)值比较小，从图上读出Ip值 如下： 22

肉代任。记 经磁控溅射后的薄膜的化学成分与靶材 的 化 学成分相同 ， 这 已被很 多实验所证实 。 比较 表 和 表 的 。 、 尸， 数据可 知 ， 在 溶液中 ， 与靶 材相 同成 分未经 热 处 理 的 薄膜 ， 其耐蚀性 比靶材要好 。 这 主要 是由于 它 们 的组 织结 构不 同而 引起 的 ， 将在 下面 分析 。 套 岁 循 环极化 曲 线 对经 热处 理 、 、 和未经 热处 理 的 、 、 溅 射薄膜 ， 测量 了其在 。 ‘ 中的循环 极化 曲线 以 、 为代 表 ， 表示在 图 中 。 一一一一 导 尸一一一甲一 一 一 一口口户叫 卜一 ‘ 呀，】 一一 日 州 扮产 土一一二。 卜一 一 一 一 ‘ 异 ， 图 腐 蚀 电流 与 浓度 横坐标 。 。 的关 系 ‘ 在 图 中 ， ， 是击穿 电势 ， ， 越 正 ， 对 点蚀 的耐 蚀性和氧化 介质 的抵 抗力越 强 ， 为 再钝化 电势 ， 这个值越小 越负 ， 对 缝隙腐蚀和 点蚀 的敏感性 就越高 电势差 ， 一 ， 值 越 小 ， 已发 生 的腐蚀 穿透率就越低 ， 耐 点蚀性 就越 好 。 电势 差 ， 一 。 。 ， ， 值越 大 ， 表示钝化 区范 围宽 ， 耐蚀性 好 。 循环 极 化 曲线 显 示 出 ， 薄膜的 ， 一 ， 值 都很 小 ， 表明 耐点蚀性都很 好 ， 并 易 于 再 钝 化 。 其中尤以 和 华 薄膜耐 点蚀性 为最佳 。 因为 毋 和 希 薄膜含有 铂和 铜 。 铂 能 提 高 抗 点蚀能 力 ， 这是 因为在足 够 高的铬 含 写以 上 的配 合 下 ， 表 面 上除生 成含 的 致密 的氧化膜 外 ， 膜 中还 固溶 有对酸 稳定性好的 ‘ ， 和 的 相互 作 用 使耐蚀能 力大大增 强 。 铜起 了 活性 阴极 作 用 ， 阻 滞阳极过 程 ， 促 使 合金产生阳 极钝 化 。 咦只月︸ … 月门︺， 门 《 叫‘ 一 ， 护口碑口 一训沪 一 护沪护 肚匕 一气 ’ … 一 一 ， 从 ， 一 厂 一 一 一 厄巴、 己二二二二导肾之 创尸 匕 。 ， 可 、 一 人 。 众 一 一 山 肠店 了一 ， ﹄ 钊 。 幸门典的 佩环 极 化曲 线 ， 将经过 热处 理 图 中的 图 和 未经 热 处 理 图 中的 图 的 薄膜 循环 极化 曲 线 相 比较 ， 还可 以 看到 经 热处 理后 ， ， 一 。 。 值 钝化 区 比较 大 ， 曲 线较 平直 ， 阳 极 钝化 得 好 。 经 热处 理 后 ， 极化 电流 ， ， 点 对应 的电流 值 比较 小 ， 从 图上读 出 ， 位 如 下

Samples F2 R2 F3 R3 F4 R4 logI -4.5 -5.25 -4,8 -5.4 -4.8 -5.5 Ip,Acm23.16×10-55.62×1061.58×1053,98×10-91.58×10-53.16×10-0 (3)随极化电势的增加，经过热处理的其阳极极化电流增加缓慢，小于未经热处理的。由此 可知，热处理后的溅射薄膜比未经热处理的戒射薄膜要耐腐蚀。 2.3组织对耐蚀性的形响 从上面分析看出，相同化学成分下，耐蚀性由好至差的顺序为：热处理后的薄膜、未经 热处理的薄膜、靶材。造成此种差别的一个主要因素是组织不同及晶粒大小不同引起的。 以3为代表，对T3、F3、R3作显微分析（见图3），看出靶材T3的品粒尺寸比薄 膜大得多，薄膜F3、R3都是微晶，R3微晶比F3更小，R3薄膜表面更致密。 以2#为例，作F2、R2的纵断面扫描电镜，得Ni能谱和Cr能谱图。发现：(I)Ni、Cr 元素在微晶表面和内部分布均匀，这样就不易产生偏析现象；(2)热处理后薄膜表面致密， 柱状晶消失，表面缺陷减少。由于这两个特点存在，即使薄膜中晶界较多，也不影响其耐蚀 性能。薄膜在腐蚀介质中能形成既致密又连续的钝化膜，对内层起了很好的保护作用。 A(T3) B(3) C(R3) 50um 334m 33um 图33表面形貌，裙射后薄膜组织为微晶 Fig.33*Surfacc image,Sputtered films are microcrystal organization 由图3中A图看出，靶材等块状试样的晶粒尺寸大，Ni、C等元素在晶粒表面和内部 分布不易均匀，成分差别大，不易形成连续致密的保护膜，还可能形成原电池效应，势必使 耐蚀性不如薄膜。因此，薄膜耐点蚀的原因可以这样认为（参见图2）：在EE,钝化膜被击穿，产生点蚀孔；当E降低时，由于微品 薄膜内部和表层成分均匀，且无偏析现象，因而已有的点蚀孔不继续扩展长大（因E。一E 差值很小，循环极化曲线在E。与ER之间几乎重叠)；E达ER时，点蚀孔再钝化，薄膜形 成致密的钝化膜。 对热处理后的薄膜作X-射线分析，R2的薄膜组织以奥氏体为主，有少量的Ni3Mo及 (CrFε)，C3析出相。R3薄膜的表面组织为奥氏体，R4的薄膜表面组织与R2相似，这样对 R2和R4来说，可能有微量的原电池效应，但从腐蚀试验结果看出，对薄膜耐蚀性影响极 微，薄膜的耐蚀性比靶材、基材都好。 23

、 刀 几 一 。 一 。 一 。 一 。 尸 ， 一 一 一 弓 又 一 。 。 一 。 一 随极化 电势的增加 ， 经过热处 理 的其阳极极化 电流增加缓慢 ， 可 知 ， 热处理后的溅射薄膜 比未经 热处 理 的溅射薄膜要耐腐蚀 。 一 。 一 。 一 。 一 小 于未经 热处理 的 。 由 此 。 组 织对 耐蚀 性的影 响 从 上面分析看出 ， 相 同化学成 分下 ， 耐蚀性由好至差 的顺序为 热处理后的薄膜 、 未经 热处 理 的薄膜 、 靶材 。 造 成此种差 别的一个主要 因素是组织 不 同及晶粒大小 不同引起 的石 以 祥 为代表 ， 对 、 、 作显微分析 见 图 ， 看出靶材 的 晶粒尺 寸 比 薄 膜大 得多 ， 薄膜 、 都是微 晶 ， 微 晶 比 更小 ， 薄膜表面更致密 。 以 为例 ， 作 、 的纵断 面扫描电镜 ， 得 能 谱和 能 谱 图 。 发 现 、 元 素在微 晶表面和 内部分布均 匀 ， 这样就不 易产生 偏析现象 热处 理 后薄膜表面 致 密 ， 柱状 晶消失 ， 表面 缺陷 减少 。 由于 这两 个特点存在 ， 即 使薄膜中晶界较 多 ， 也 不影 响其耐蚀 性 能 。 薄膜在腐蚀介质中能 形成既 致密 又连续 的钝化 膜 ， 对内层起 了很 好的保 护作用 。 图 表面形 貌 ， 溅射后薄膜组 织 为微晶 ， ， 由图 中 图看出 ， 靶材等块状试样 的晶粒尺寸大 ， 、 等元素在 晶粒表面和内部 分布不 易均匀 ， 成 分差 别大 ， 不 易形成连 续致密 的保 护膜 ， 还可 能形 成原 电池效应 ， 势必 使 耐蚀性不如薄膜 。 因此 ， 薄膜耐点蚀的原因可 以这样认为 参见 图 在 ， 范围内 ， 微 晶表面 产生钝化膜 当 ， ， 钝化膜被击穿 ， 产生 点蚀孔 当 降低时 ， 由 于 微 晶 薄膜 内部和表层成 分均匀 ， 且无偏析现 象 ， 因而 已有的点蚀孔 不继续扩展长 大 因 ， 一 差值很 小 ， 循环 极化 曲线在 ， 与 ， 之 间几 乎重 叠 达 时 ， 点蚀孔再钝化 ， 薄膜 形 成 致密的钝化 膜 。 对热处 理后的薄膜 作 一 射 线分析 ， 的 薄膜组 织 以奥 氏体为 主 ， 有少 量 的 。 及 ， 析出相 。 薄膜 的 表面组织 为奥 氏体 ， 的 薄膜 表面组织 与 相 似 ， 这样对 和 来 说 ， 可 能 有微量 的原 电池效应 ， 但从 腐蚀试 验结 果看 出 ， 对 薄膜耐蚀性 影 响极 微 ， 薄膜的耐蚀性 比靶 材 、 基材都好

3结 论 通过对Tafel曲线、循环极化曲线及显微组织的分析，结果表明： (1)耐蚀性由好至差的顺序为：热处理后的谦膜、未经热处理的薄膜、靶材、不锈钢基 材和45钢。 (2)薄膜在硫酸中的耐点蚀性很好。 (3)薄膜为微品组织，虽然晶界较多，但是中于晶粒内外成分均匀、无偏析等缺陷，因 而薄膜的耐蚀性优干相同化学成分的块状材料。 参考文献 1张化一，王克礼.真空，1982；(6)：1 2 Adams R O.J.Vac.Sci.Technol.A,1(1),Jan-Mar(1983)12 3黄建民.硕士研究生论文，北京科技大学，1988 4于福洲.金属材料的耐腐蚀性，北京：治金工业出版社，1982 思骨±味第个悲华个个除0行价个5前前喻个个分分分个个个个分。G个个个个个个有公个个G个个 铁基粉末冶金含油轴瓦在连铸机辊道上的应用 我国目前板坯连铸机锟道用轴瓦，多系灰口铸铁轴瓦，也有部分厂家使用铸钥和胶木轴 瓦，但使用寿命都较短，严重影响了连铸机的正常生产。济南钢铁厂炼钢分厂180×700R6 弧型板坯连铸机一、二冷段导银所用轴瓦，以前系一般灰口铸铁制作而成。该轴瓦脆性大、 磨损严重，使用寿命短，容易造成导辊径向跳动，导致钢坯表面鼓起，二冷段导向阻力增 大，相应拉坯力增加，以致造成停拉。不们降低连铸坯产量，而且也增加了检修工人的劳动 强度。 北京科技大学、济南钢铁厂与营1汽车减废器厂共同研制的铁基粉末治金含袖轴瓦，经 过在济南钢铁厂炼钢分厂板坏连衡机一、冷段导辊试验，取得了较好的试验效果，粉末冶 金含油轴瓦具有良好的机械性能和自润滑性，耐磨性能等优于灰口铸铁铀瓦，平均使用寿命 比灰口铸铁轴瓦提高3倍以上。两种轴瓦平均每炉的磨损量结果如下： 灰口铸铁轴瓦0.004000mm/炉 铁基含油轴瓦0.000915mm/炉： 由于耐麻和减少了检修时间，可创年经济效益约270万元。 24

结 论 通过 对 曲线 、 循 环 极化 曲线 及显 微 组 织 的 分析 ， 结 果 表 明 耐蚀性 由好至 差 的顺 序为 热处 理 后 的 薄膜 、 未经 热处 理 的 薄膜 、 靶 材 、 不锈 钢基 材和 钢 。 薄膜在硫 酸 中的耐点蚀性很 好 。 薄膜为微 晶组织 ， 虽然 晶界较 多 ， 但是 由于 晶粒内外成 分均 匀 、 无偏析等缺陷 ， 因 而薄膜的耐蚀性优干相 同化 学 成 分的块状 材料 。 参 张化一 ， 王 克礼 真空 ， 考 文 献 。 。 。 。 。 ， ， 一 黄建 民 硕 士研究生论文 ， 北京科技 大学 ， 于 福洲 金属材料的耐腐蚀 性 ， 北京 冶金 工业 出版 社 ， 巴公 巴 矛 老 公 公 己 宁 乡公 之嘴 之布 己分 竺宁 竺常 全 己 分 巴 矛 之 宝 、 宁 乙宁 杏全 巴 矛理令 乙 全 己乙奋之 全 己夕 己 令 巴冷 己‘ 理夕 己 公 吞嘴 之 夕 己 公 己个 勺 之尸言 、 乡公 己 令 己嘴 之 公 理石 、 铁基粉末冶金含油轴瓦在连铸机辊道上 的应用 我 国 目前板坯连 铸 机辊 道 用轴 瓦 ， 多系灰 口铸铁轴 瓦 ， 也 有部分厂家使 用铸 铜和胶木轴 瓦 ， 但 使 用 寿命都较短 ， 严重影 响 了连铸 机 的正常生 产 。 济南 钢铁厂炼钢分 厂 弧 型 板坯连铸 机一 、 二 冷段导辍 所用轴瓦 ， 以前 系一般灰 口铸铁 制作而成 。 该轴瓦脆性 大 、 磨 损严重 ， 使 用 寿命短 ， 容 易造 成导 辊径 向跳 动 ， 导 致 钢坯 表面鼓起 ， 二 冷段导 向 阻 力 增 大 ， 相应 拉坯 力增 加 ， 以致 造 成停拉 。 不但降 低连铸 坯 产 冠 ， 而且也增 加 了检修 工人 的 、 劳动 强 度 。 北京科技大学 、 济 南 钢铁 厂与营 「汽 车减 震 器厂 共 同研 制的铁基粉末冶金含油轴 瓦 ， 经 过在济南 钢铁厂 炼 钢分厂 板坯 连铸 机 一 、 二冷段 导辊试验 ， 取 得 了较 好的试验效 果 ， 粉末冶 金含 油轴 瓦具 有 良好 的 机械性 能和 自润 滑性 ， 耐 磨性能 等优 于灰 口铸铁 轴 瓦 ， 平 均使 用寿命 比 灰 铸 铁轴 瓦提 高 倍 以上 。 两 种 轴 瓦 平均 每炉 的 磨 损量结 果 如下 灰 口 铸铁轴瓦 炉 铁 墓含油轴 瓦 ， 炉 由于耐 磨和减 少 了检修时 间 ， 可 创乍经 济效 益 约 。 万 元 。 巴 令 竺 乡公 杏言 竺二 巴 言 巴分 名 令 遭 侣 、 巴 兮 巴 矛 己令 乡全 己 全 之 矿 巴 公 乞 户 乡 矛 艺 矛 今分 巴全 杏矛 己个 之布 矛全 夕 户 常 占令 之 矛 己 兮 占 言 乙夕 之汾 之 兮 杏 兮 乙佗 之门 、 之 公 之分 忍 令 魂佗