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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 。 。 。 ‘
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