由于要制备膜层的基体表面并非完全均匀平整,而且膜层的生长从初始的形核直至膜层的生长均是以一种非连续均匀、一致的方式。比如说蒸发镀膜层的“岛”状生长机制使得在生长后期在各个“岛”之间遗留了空隙,形成膜层的各种结构缺陷。因此,PVD膜层的微孔等结构缺陷的形成几乎是不可避免的,只能通过各种技术来降低缺陷的数量和尺寸。
缺陷的数量以及大小取决于PVD的工艺类型、沉积状态,尤其是基体温度和沉积偏压。同时,基体的表面质量诸如表面粗糙度、缺陷等也与表面膜层的缺陷密不可分。PVD技术无法克服因表面粗糙度高引起的阴影效应,从而使得制备的膜层受基体本身的影响较大,均匀性不好,致密性也很差,因此制备膜层的基体表面必须尽可能平整、光滑。另外,掺杂原子的添加也可优化涂层的显微组织结构,提高耐蚀性。
相对于AZ31镁合金基体来讲,TiN膜层显著降低了其腐蚀电流密度,而在-200V偏压下制备的TiN膜层,相应膜基体系的耐蚀性更是进一步提高。正如前面所分析的,高的沉积偏压使得到达基体表面的沉积原子的能量增大,导致形核条件的改变。另外高能粒子的轰击更能使得形成的膜层更加致密,进一步消除前期膜层中形成的缺陷,从而降低膜层的空隙率,提高其耐蚀性能。
消除膜层表面缺陷的另外一类技术就是沉积多层复合膜,通过复合膜层的匹配增加膜层厚度,消除通孔等结构缺陷。这一类体系的膜层有金属氮化物/金属以及金属氮化物复合体系等。通过工艺调整以及膜层的匹配性选择,便能取得比单一膜层体系更好的耐腐蚀性能。
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