铝及铝合金表面铬酸盐转化膜的组成和结构研究——Ⅰ.离子束分析、X光电子能谱和俄歇电子能谱测试

本文报道了用离子束分析(RBS和ERD方法)、X光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)测试方法对铝及铝合金不同基材表面经不同铬酸处理液处理所得的铬酸盐转化膜测定分析的结果。转化膜主要由三价铬化合物CrOOH·nH_2O组成,六价铬只存在于转化膜的表面层。转化膜中含有少量氟及铝化合物,在含有[Fe(CN)_6]~(3-)的铬酸处理液所得的转化膜中还含有铁氰化物。     

含铌铁素体不锈钢的电化学行为和钝化膜中各元素的分布

铁素体不锈钢在0.5M 硫酸水溶液中的阳极极化曲线出现两个活性溶解电流峰。相同成份的含铌铁素体不锈钢只有一个活性溶解电流峰,这说明铌在合金中能起到防止敏化作用。对阳极氧化钝化膜进行了俄歇电子能谱的表面分析。结果表明钝化膜中铬的富集强度随钝化电位的升高而提高,并且含铌铁素体不锈钢钝化膜中铬的富集强度高于其他成份相同的铁素体不锈钢。     

离子注入碳对纯铁表面初始氧化行为的影响

用俄歇电子能谱(AES)研究高真空室中纯铁和多能量叠加注碳纯铁表面与氧气吸附及初始氧化过程。纯铁表面的吸附及初始氧化的速率大于注碳纯铁表面的吸附及初始氧化的速率,离子注入碳使纯铁表面的抗氧化性能增强。     

氮离子束混合对铁在水溶液中腐蚀行为的影响

采用电化学和光电子技术,研究了N~+离子束轰击对Fe/Cr、Fe/Al系在水溶液巾腐蚀行为的影响。分别用真空沉积和离子溅射技术在纯铁上沉积Cr(400(?))或Al(800(?)),然后经N~+离子束轰击(能量为150keV,剂量为5×10~(16)N~+/cm~2)。轰击后Fe/Cr、Fe/Al样品的阳极极化曲线的致钝电流密度和维钝电流密度均降低了一个数量级。其主要原因是N~+离子注入的化学效应和亚稳相氮化物的形成。这种亚稳相的氮化物作为阻挡层,阻止了基体金属的阳极溶解过程。     

磷化处理对无铬钝化热镀锌板耐蚀性能的影响

研究了磷化处理工艺对无铬钝化热镀锌板耐腐蚀性能和表面形貌的影响。采用扫描电镜对其表面形貌进行分析，同时与未经过磷化处理的钝化板表面形貌进行对比；采用电化学阳极极化曲线方法和电化学阻抗法对磷化处理后钝化板的耐腐蚀性能进行了研究。在钝化板膜重为0.8 g/m²的情况下，经磷化处理的钝化板表面钝化膜完好，没有发现锈蚀或钝化膜剥落现象；经磷化处理的钝化板自腐蚀电位和阳极电流密度不变，阴极电流密度和自腐蚀电流密度有所提高；Nyquist图的高频部分在磷化处理前为容抗弧，磷化处理后出现具有Warburg阻抗的直线，说明磷化处理后钝化膜表面出现扩散过程。 研究表明，钝化板经过磷化处理后表面未形成磷化膜，耐腐蚀性能仍来自原钝化膜，经磷化处理的钝化板的耐腐蚀性能有所降低。因此，现有常规的磷化处理并没有增加钝化板的耐腐蚀性能，如果有需要提高钝化板耐腐蚀性能的要求，必须针对无铬钝化板研制专用的磷化液和磷化工艺。     

磷化处理对无铬钝化热镀锌板耐蚀性能的影响

研究了磷化处理工艺对无铬钝化热镀锌板耐腐蚀性能和表面形貌的影响。采用扫描电镜对其表面形貌进行分析，同时与未经过磷化处理的钝化板表面形貌进行对比；采用电化学阳极极化曲线方法和电化学阻抗法对磷化处理后钝化板的耐腐蚀性能进行了研究。在钝化板膜重为0.8 g/m²的情况下，经磷化处理的钝化板表面钝化膜完好，没有发现锈蚀或钝化膜剥落现象；经磷化处理的钝化板自腐蚀电位和阳极电流密度不变，阴极电流密度和自腐蚀电流密度有所提高；Nyquist图的高频部分在磷化处理前为容抗弧，磷化处理后出现具有Warburg阻抗的直线，说明磷化处理后钝化膜表面出现扩散过程。 研究表明，钝化板经过磷化处理后表面未形成磷化膜，耐腐蚀性能仍来自原钝化膜，经磷化处理的钝化板的耐腐蚀性能有所降低。因此，现有常规的磷化处理并没有增加钝化板的耐腐蚀性能，如果有需要提高钝化板耐腐蚀性能的要求，必须针对无铬钝化板研制专用的磷化液和磷化工艺。     

Tyrode＇s人工体液中重铬酸钾法钝化Cu-Zn-Al形状记忆合金的耐蚀性研究

采用重铬酸钾法对Cu-Zn-Al形状记忆合金进行钝化。应用化学浸泡和电化学方法研究了钝化Cu-Zn-Al形状记忆合金在Tyrodes 人工体液中的耐蚀性能。俄歇电子能谱(AES)和X射线能谱(EDX)分析表明,钝化CuZnAl 形状记忆合金表面膜层主要由(CrCu)2O3(CuZn)OxH2O的水合尖晶石氧化物组成,该膜层附着力良好、平整、均匀、呈彩虹色花纹。钝化改善和提高了CuZnAl 形状记忆合金在Tyrodes 人工体液中的耐蚀性能、化学稳定性和抗色变能力,这是由于钝化合金表面形成热力学稳定的阻碍膜层及其化学效应,有效地抑制了合金的脱锌腐蚀。     

锌铝铬膜的防腐性能与机理

通过SEM ,XRD ,EDS ,盐腐蚀试验 ,热腐蚀试验和电化学测试等研究了锌铝铬膜的防腐蚀性能与机理。结果表明 ,该膜层耐中性盐腐蚀性能至少优于镀锌钝化层 4倍。至于锌铝铬膜层的抗腐蚀机理可能在于锌和铝粒子的电化学保护、铬的表面钝化和锌铝铬化合物保护层的屏蔽等作用 ,3者的协同作用结果赋予该膜层优异的耐腐蚀性能     

pH和Cl~-含量对316LN不锈钢电化学性能的影响

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了316LN不锈钢在不同pH和不同Cl~-浓度的硼酸+氢氧化锂混合溶液中的电化学行为。结果表明,316LN在上述混合溶液中均能形成钝化膜,且都具有较宽的钝化区间;随着pH增大,316LN的点蚀电位升高,维钝电流密度减小,电荷转移电阻增大;随着Cl~-含量增大,316LN的点蚀电位下降,维钝电流密度增大,电荷转移电阻减小。     

溶液中含水量对铝合金表面自组装TDPA膜缓蚀行为的影晌

用含水量不同的正十四烷基膦酸（TDPA）／乙醇-水混合溶液在2024铝合金表面制备TDPA自组装膜。采用动电位扫描、电化学交流阻抗（EIS）、傅里叶红外（FTIR）、俄歇能谱（AES）以及原子力显微镜（AFM）等手段,研究白组装膜在0．1mol／L硫酸溶液中对铝合金的吸附及缓蚀性能的影响。傅里叶红外以及俄歇能谱测试结果表明：TDPA分子成功吸附于合金表面,且吸附密度随着溶液中水含量的增加而增加。电化学测试以及腐蚀形貌观察结果表明：4h的自组装能够获得最佳缓蚀效率;自组装溶液中水含量越高,得到的自组装膜缓蚀性能越好;白组装溶液中水对白组装膜性能的影响与金属表面的水化反应有关。     

PREPARATION OF B-N FILMS BY ION BEAM ASSISTED DEPOSITION

BN films,synthesized by ion beam assisted deposition,were analysed by RBS,AES,IR spectra and TEM.Formatiom of c-BN phase was shown not only by IR spectra atabsorption peak of 1100 cm~(-1),but also by electron diffraction pattern.The results ofAES demonstrate an effect of N~+ implantation near the film surface.The deposited filmsconsist of three layers,i.e.,ion implantation layer,film layer and mixed intermediatelayer,according to the difference of concentration.The micro-Knoop hardness of the film is25—35 GPa.     

离子束辅助沉积合成B—N薄膜的分析

用离子束辅助沉积(IBAD)技术合成氮化硼薄膜,红外吸收谱和透射电镜的观测结果显示,薄膜含有c—BN和h—BN相薄膜Knoop硬度值高达35GPa。逐层剥离的AES谱结果表明,薄膜表面存在氮离子的注入效应,薄膜由注入层、成分均匀层和离子束混合过渡层组成     

STRUCTURE AND PROPERTIES OF Fe-Dy MULTILAYER IMPLANTED WITH Ar~(+)

用真空双源蒸镀法在Ｓｉ单晶衬底上制备了Ｆｅ，Ｄｙ原子数比为３：２的Ｆｅ─Ｄｙ成分调制多层膜．用ＡＥＳ、ＲＢＳ、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）以及磁性测量分析了Ａｒ~（＋）混合前后Ｆｅ─Ｄｙ多层膜的相交．Ａｒ~（＋）离子注入能量１１０ｋｅＶ，剂量５×１０~（１５）─１×１０~（１７）／ｃｍ~２．结果表明，注入剂量为１×１０~（１７）／ｃｍ~２时，Ｆｅ，Ｄｙ完全混合，并且由晶态的Ｆｅ，Ｄｙ完全转变为Ｆｅ_（６０）Ｄｙ_（４０）（近似于该化学配比）的非晶态合金，随Ａｒ~（＋）注入量的增加，Ｆｅ一Ｄｙ多层膜的Ｍ_ｓ下降，在剂量５０×１０~（１５）／ｃｍ~２时下降幅度最大。     

TiN薄膜的合成及其性能研究

用电子束蒸发沉积钛和40keV氮离子束轰击交替进行的办法合成了TiN薄膜。用RBS,AES,TEM,XPS,和X射线衍射研究TiN薄膜的组分和结构表明:用离子束增强沉积制备的TiN薄膜主要由TiN相构成;晶粒大小为30—40um,无择优取向;而非离子束轰击沉积的薄膜则是无定形的;用离子束增强沉积制备的TiN薄膜,其氧含量明显小于无离子束轰击薄膜的值;在TiN薄膜和衬底之间存在一个界面混合区,厚度为40um左右。机械性能测试表明,TiN薄膜具有高的显微硬度,低的摩擦系数。     

AES-Untersuchungen an Passivschichten auf Eisenproben

AES investigations on passive layers on iron specimens Passive layers on iron specimens (generated in saturated calcium hydroxide solution with and without addition of calcium sulfide and sulfate) are studied with the aid of simultaneous application of Auger electron spectroscopy and ion bombardment. According to the results obtained Fe and Ca are the main constituents of the layers while the quantity of sulfur containg compunds is very low. According to the depth profiles established the concentrations of Fe, Ca and oxygen are relatively constant withing the passive layer, irrespective ot he passivation potential; variations attributed to various passivation times give rise to the assumption of structural influences. Comparisons with mixed oxides point to a passive layer composition of appr. 2 CaO·Fe₂O₃.     

离子束辅助轰击对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响

采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层;利用N离子束对膜层沉积之前的预处理和膜层沉积时的辅助轰击,并用SEM、X射线衍射和力学测试等手段研究了N离子束轰击对膜层表面形貌、相结构、显微硬度影响.结果表明:N离子束的预处理在基材表面形成了一定厚度N的过渡层;N离子束对膜层的辅助轰击,明显地降低了膜层表面"大颗粒"的密度,改善了膜层的表面形貌;同时,形成了由过渡层成分与膜层成分动态混合的扩散层;无N离子轰击时,TiAlN膜层是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成;轰击能量为7.5 keV时,TiAlN膜层也是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成,但(TiAl)N(111)取向减弱,而(200)和(220)取向均增强;Ti2AlN(211)及(301)取向均减弱.N离子束辅助轰击,使膜层的显微硬度由原来的21 GPa提高到25.3 GPa.     

Interaction of oxygen with an AISI 314 stainless steel surface studied by ellipsometry and auger electron spectroscopy in combination with ion bombardment

The influence of pretreatment (ion bombardment) on the initial oxidation of AISI 314 stainless steel has been investigated in ultra high vacuum systems with ellipsometry and Auger electron spectroscopy. The bombardment was carried out with Ar⁺ ions with energies up to 2.2 keV at various doses and angles of incidence. Oxidation was performed at low P_os (< 10^?5 Torr) and sample temperatures (<300°C). The worked layer was removed with low-energy argon ions. High energy bombardment causes an increase in oxidation rate and higher values of the real and imaginary part of the refractive index as compared to the undisturbed sample. The rate and extent of oxidation increases with increasing energy, dose and angle of incidence of the ion beam. The outermost part of the oxide is enriched in iron while the region near the substrate contains more nickel and chromium.     

CH_4离子束增强沉积对TiC薄膜显微硬度的影响机制

研究了双离子束沉积ＴｉＣ薄膜的形成．离子束反应溅射膜的显微硬度比ＣＨ_４高子束增强沉积膜的显微硬度高．ＸＰＳ，ＴＥＭ和ＡＥＳ分析表明后者硬度低的一个重要原因是ＣＨ_４离子束轰击引入过量的自由碳原子．     

离子束辅助沉积氧化镁薄膜

为了获得等离子体显示器的介质保护膜,利用离子束辅助沉积技术制备了致密的MgO薄膜;通过X射线衍射仪、扫描电镜、光电子能谱分析了MgO薄膜的特性及特性和工艺参数之间的关系。结果表明：薄膜主要显示（200）晶面的择优取向;从断面形貌、密度及折射率来看,离子束辅助沉积制备的MgO薄膜比电子束蒸发制备的MgO薄膜更致密,薄膜和基底间的结合力更强;离子能量,基底温度,沉积速率及退火处理影响薄膜的结晶,离子能量为1KeV时,薄膜结晶性最好,在离子能量固定为1KeV时,基底温度或沉积速率降低都能提高薄膜的结晶度;空气为退火有助于薄膜的进一步生长。