Zr含量对磁控溅射NiCrZr薄膜结构及耐蚀性的影响

目的在316L不锈钢基体表面磁控溅射Ni CrZr薄膜,提高其在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。方法采用非平衡磁控溅射技术,在316L不锈钢基体上,用Ni Cr(原子比80:20)复合靶和纯Zr靶制备了不同Zr含量的Ni CrZr薄膜。采用XRD、原子力显微镜、扫描电镜和Gamry电化学工作站,分别分析了Ni Cr Zr薄膜的物相组成、表面形貌、表面粗糙度、截面形貌、元素组成、厚度以及在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果随着Zr靶功率的增加,薄膜中Zr含量不断增加,薄膜的组织结构不断细化,表面粗糙度由4.91 nm减小到了2.79 nm。薄膜主要由Cr3Ni2、Cr1.2Ni0.8Zr、Cr2Zr、CrO3、Ni Cr O4和ZrO2相组成,表明薄膜容易在空气中氧化。此外,随着Zr含量的增加,与316L基体相比,Ni Cr Zr薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流减小,腐蚀电位增大。当Zr原子分数为24.73%时,NiCrZr薄膜可以在溶液中形成稳定的钝化膜,从而表现出最佳的耐蚀性,腐蚀电流密度达到最小值13.10nA/cm2,与316L基体相比减小了95%。结论 Zr含量的增加可以使薄膜变得更加细密,有效阻隔电解质与基体的接触,从而提高涂层的耐蚀性。