類金剛石薄膜(DLC)是一類無定型多功能碳薄膜材料,具有許多類似于金剛石的優(yōu)異性能,如高硬度、低摩擦系數(shù)、耐磨損和耐腐蝕等,是一種良好的保護(hù)性功能薄膜。在鎂合金表面沉積類金剛石薄膜可以提高鎂合金的表面性能,保護(hù)鎂合金不被磨損和腐蝕,是鎂合金表面改性的一種有效方法。與物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩種方法相比,液相電化學(xué)沉積技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、成本低等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景。本文采用液相電化學(xué)沉積方法,在鎂合金表面直流預(yù)鍍Cu作為過渡層,之后在Cu層上沉積類金剛石薄膜。探討合適的摻雜改性元素,優(yōu)化沉積工藝參數(shù),并研究其電化學(xué)及摩擦磨損行為,以期提高鎂合金的耐磨減摩及耐腐蝕性能,拓展鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)優(yōu)化沉積工藝參數(shù)為:碳源為乙醇,去離子水和乙酸的添加量分別為20mL、15 mL,電壓為200 V,溫度為25℃,沉積時(shí)間為2 h;摻雜Ni元素的Ni-DLC薄膜優(yōu)化沉積工藝參數(shù)為:碳源為乙醇,去離子水、乙酸和氯化鎳的添加量分別為25mL、15mL、0.02g/L,電壓為200V,溫度為25℃,沉積時(shí)間為1.5h;摻雜B元素的B-DLC薄膜優(yōu)化沉積工藝為:碳源為乙醇,去離子水、乙酸和硼酸的添加量分別為20 ml、25 mL,0.03 g/L,電壓為200V,溫度為25℃,沉積時(shí)間為1.5 h沉積的DLC薄膜表面光滑平整,晶粒大小均勻。(2)采用電化學(xué)沉積方法,在AZ91D鎂合金表面制備了Ni-DLC薄膜。結(jié)果表明,由于Ni元素的摻雜,促使薄膜中sp2雜化碳原子結(jié)構(gòu)增多,當(dāng)Ni摻雜量為0.02g/L時(shí),Ni-DLC薄膜具有較高的顯微硬度和較低的磨損量和摩擦系數(shù),其值分別為118.2 HV、0.241 × 10-6 kg/m、0.233。當(dāng)Ni摻雜量為0.03 g/L時(shí),Ni-DLC薄膜在3.5 wt.%NaCl腐蝕液中具有較低的磨損量和摩擦系數(shù),其值分別為0.256X 10-6kg/m和0.215。(3)采用電化學(xué)沉積方法,在AZ91D鎂合金表面制備了B-DLC薄膜。結(jié)果表明,由于B元素的摻雜,促使薄膜中sp2雜化碳原子結(jié)構(gòu)增多。當(dāng)B摻雜量為0.03 g/L時(shí),B-DLC薄膜具有最高的顯微硬度,其值為149.1HV。在空氣和3.5 wt%NaCl腐蝕液中的條件下具有最低的磨損量和摩擦系數(shù),其值分別0.273 ＋10-6kg/m、0.256×10-6kg/m 0.261和0.108。(4)無元素?fù)诫s的DLC薄膜,自腐蝕電位相比于Ni-DLC、B-DLC薄膜都要高,自腐蝕電位值為E0=-0.769 V。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG174.4;TG146.22
【部分圖文】：

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法表 2.12 電沉積 B-DLC 薄膜工藝參數(shù)Table 2.12 Process parameters of electrodeposited B-DLC film試劑 添加濃度及工作條件乙醇 1000 ml去離子水 20ml乙酸硼酸25ml0.01-0.04g溫度時(shí)間電壓室溫1.5h200v2.4 實(shí)驗(yàn)的技術(shù)路線

圖 3.2 DLC 薄膜表面形貌及面掃面能譜分析：(a)DLC; (c) Ni-DLC; (e) B-DLC;Fig.3.2 Surface morphology and surface scanning energy spectrum analysis of DLC film: (a) DLC; (c)Ni-DLC; (e) B-DLC;3.3.DLC 薄膜截面分析圖 3.3 分別是三種不同 DLC 薄膜的截面形貌及線能譜分析。圖 3.3（a）DLC 薄膜的截面形貌和能譜分析，從圖 3.3 中可以看出 DLC 薄膜截面比較致密，并沒有任何缺陷但是厚度較薄只有 4-5 微米。圖 3.3（b）是 Ni-DLC 薄膜的截面形貌和能譜分析，從圖中可以看出 DLC 薄膜截面比較致密，并沒有任何缺陷，但是從線能譜元素分布可以看出在 DLC 薄膜沉積之前，在試樣表面先沉積出了薄薄一層 Ni，之后才沉積出了 Ni-DL薄膜，厚度較薄也只有 4-5 微米。圖 3.3（c）是 B-DLC 薄膜的截面形貌和能譜分析，從圖中可以看出 DLC 薄膜截面厚度不太均勻，并沒有任何缺陷，但是厚度較薄只有 4微米。

膜截面形貌及線能譜分析(a)DLC; (b) Ni-DLCl morphology and line energy spectrum analysis o(b) Ni-DLC; (c) B-DLC;原理相電沉積 DLC 薄膜的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)機(jī)分子由于正負(fù)電荷中心分離，電解為所帶電荷相反的方向運(yùn)動(dòng)，在試樣表面被是 Roy[46]等人在去離子水中添加體積分學(xué)沉積出 DLC 薄膜，而且試樣表面組織的通過強(qiáng)大的電場(chǎng)使有機(jī)溶劑中極性分移動(dòng)到陰極試樣表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)沉積驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)本文類金剛石薄膜成膜機(jī)理進(jìn)、去離子水和乙醇的混合體系并且在 200液中有一部分醋酸分子會(huì)電離出 H+離子陰極表面形成 H+
【參考文獻(xiàn)】

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