【摘 要】
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由于镁合金具有密度低、比强度高、生物兼容性好以及电磁屏蔽性能优良等特点,因此在航空航天、汽车工业以及生物材料等领域发挥着越来越重要的作用。但由于镁合金耐腐蚀性与耐摩擦性较差,限制了其进一步的应用。为了解决镁合金的上述问题,人们研发了多种多样的表面改性技术,例如电镀、化学镀、化学转化、阳极氧化、微弧氧化以及物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）等技术。其中,磁控溅射是物理
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由于镁合金具有密度低、比强度高、生物兼容性好以及电磁屏蔽性能优良等特点,因此在航空航天、汽车工业以及生物材料等领域发挥着越来越重要的作用。但由于镁合金耐腐蚀性与耐摩擦性较差,限制了其进一步的应用。为了解决镁合金的上述问题,人们研发了多种多样的表面改性技术,例如电镀、化学镀、化学转化、阳极氧化、微弧氧化以及物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）等技术。其中,磁控溅射是物理气相沉积技术之一,具有绿色环保、自动化程度高以及沉积的薄膜组织细密等特点而广受人们的关注。本论文旨在利用磁控溅射法,在镁合金表面制备具有良好耐腐蚀性能与耐摩擦性能的薄膜。本论文采用磁控溅射法首先在AZ91D镁合金表面分别制备了Al薄膜与Si-Cr-Ni-N薄膜,并研究了刻蚀负偏压、N2/Ar分压比等工艺参数对这两种薄膜组织与性能的影响规律,然后利用得到的最优工艺参数制备了Al/Si-Cr-Ni/Si-Cr-Ni-N复合薄膜,通过SEM、XRD、显微硬度和腐蚀电化学方法等手段研究了其形貌、物相组成、硬度以及耐腐蚀性能。主要研究结果如下:（1）氩（Ar）离子刻蚀对Al薄膜的致密性与耐腐蚀性能具有显著影响。Al薄膜经氩离子刻蚀后,可使薄膜表面颗粒变得更加细小。其中,当刻蚀负偏压为600V时,试样的电化学交流阻抗弧最大,自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最低,达到0.1μA·cm-2,拥有最好的耐腐蚀性能。（2）N2/Ar分压比与负偏压对Si-Cr-Ni-N薄膜的表面形貌和显微硬度有着明显的影响,但是对耐腐蚀性能影响较小。当N2/Ar分压比为20:40时,薄膜表面最均匀,颗粒物最少,同时硬度最高,达472HV;当负偏压为-120V时,试样的硬度最高,达523HV。（3）Al/Si-Cr-Ni/Si-Cr-Ni-N复合薄膜具有良好的耐摩擦性能,但由于存在贯穿性孔隙,会在局部产生严重点蚀,导致自腐蚀电流密度较大,即Al/Si-Cr-Ni/Si-Cr-Ni-N复合薄膜的I corr大于基材AZ91D的I corr。因此,后续工作有必要进一步开展封孔处理研究,从而提高膜层的耐腐蚀性能。研究结果表明,通过合理的膜层设计、优化薄膜的沉积参数和引入氩离子刻蚀可在镁合金表面获得具有良好耐腐蚀性能与耐摩擦性能的薄膜。
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