Исследование гибридных покрытий Ti/Al2O3 + TiO2 и Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 как защиты ультра

Том 12 научных докладов, номер статьи: 19363 (2022) Цитировать эту статью

955 Доступов

Подробности о метриках

Низкая коррозионная стойкость является серьезной проблемой магниевых сплавов, особенно сверхлегких магниево-литиевых сплавов. Обработка поверхности является одним из способов повышения их коррозионной стойкости. В работе представлены результаты испытаний покрытий Ti/Al2O3 + TiO2 и Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, полученных гибридным процессом, сочетающим методы PVD и ALD, и покрытия ALD типа Al2O3 + TiO2, полученного на АЭ42 (Mg–4Li–2RE). и LAE442 (Mg–4Li–4Al–2RE). Структурные исследования проводились с использованием сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии (СЭМ и ПЭМ), атомно-силовой микроскопии, а также методов ЭДС и РФЭС-спектроскопии. Для определения электрохимических свойств испытуемых материалов были проведены потенциодинамические испытания и электрохимическая импедансная спектроскопия ЭИС в 0,05 М растворе NaCl. Кроме того, были проведены испытания смачиваемости поверхности и трибологических свойств методом «шар-на-диске». На основании анализа анодных поляризационных кривых и тафелевского анализа установлено, что покрытие Ti+TiO2/Al2O3+TiO2 проявляет лучшие потенциодинамические свойства на обеих подложках. В частности, на магниево-литиевой подложке значение поляризационного сопротивления этого гибридного покрытия Rpol = 14 × 103 Ом × см2, а значение тока коррозии jcorr = 0,4 мкА/см2. Для непокрытой подложки LAE442 поляризационное сопротивление Rpol = 1,05 × 103 Ом × см2, а значение тока коррозии jcorr = 5,49 мкА/см2. Это улучшение обусловлено синергетическим эффектом комбинированных технологий PVD и ALD. Исследование подтвердило влияние гибридных покрытий на улучшение антикоррозионных и трибологических свойств сверхлегких магниевых сплавов.

В течение многих лет благодаря превосходным свойствам, таким как высокая удельная прочность, высокая демпфирующая способность, а также требуемая возможность вторичной переработки и низкая плотность, сплавы магния и лития широко использовались, прежде всего, в бытовой электронике и автомобильной промышленности. Добавление лития в магниевые сплавы приводит к лучшей формуемости и очень низкой плотности. И наоборот, добавление алюминия в сплавы Mg–Li повышает прочность и немного увеличивает плотность, уменьшая удлинение. Помимо этих несомненных преимуществ, сплав Mg–Li имеет следующие недостатки: низкую твердость и плохую коррозионную стойкость. Хотя механические свойства магниевых сплавов можно эффективно улучшить путем изменения химического состава, термопластической обработки, большой проблемой является повышение их коррозионной стойкости1,2,3,4,5.

С этой целью все чаще используют обработку поверхности этих материалов, ищут оптимальные материалы покрытия в одно- или многофазной системе. Большая проблема состоит в том, чтобы найти такое покрытие или систему слоев, которая была бы «многофункциональной», т. е. устойчивой не только к коррозии, но и химически стабильной, нетоксичной, обладающей хорошими оптическими и электрическими свойствами, отличными гидрофильными и гидрофобными свойствами и хорошими фотокаталитическими свойствами. свойства после воздействия УФ-излучения. Анализ исследовательских работ показывает, что столь широкий спектр физико-химических свойств могут обеспечить, в частности, оксиды металлов, полученные методами физического осаждения из паровой фазы (PVD) и химического осаждения из газовой фазы (CVD), в том числе методом атомного осаждения слоев ALD6. ,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.

Среди покрытий, полученных методом PVD на подложке из магниевых сплавов AZ91D, обладающих превосходными физико-химическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, твердостью и стойкостью к истиранию, можно выделить покрытие ZrO2, нанесенное методом RFPVD, что было подтверждено авторами в работе10. Еще одним PVD-покрытием, которое, в частности, повышает коррозионную стойкость, является покрытие ZnO и дуплексное покрытие ZnO/MWCNT. В исследовательской работе11 установлено, что химически инертный слой МУНТ, полученный методом иммерсионного покрытия, заполняет дефекты (микропоры и микротрещины) покрытия ZnO, полученного методом PVD, предотвращая образование очагов коррозии в покрытии, тем самым увеличивая коррозионную стойкость. сопротивления, в данном случае это была подложка из сплава магний Mg–0,8Ca–3Zn. Методом магнетронного напыления PVD в рамках исследований [12] на подложку из сплава Mg–3Sn были нанесены различные покрытия: слой Si1–xCx, покрытие Si1–xCx с промежуточным слоем Mg и комбинация Mg/ Слои AlTi/Si1−xCx. Авторы показали, что покрытие Si1−xCx улучшает теплопроводность материала, его электросопротивление и коррозионную стойкость без снижения свойств самого магниевого сплава. В свою очередь, прослойка AlTi улучшила адгезию покрытия с основным материалом12.