磁控溅射法制备氧化铝/氧化锆双层复合涂层的氢渗透性能研究

稀有金属, 2015, 39(10): 896-901. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2015.10.006

磁控溅射法制备氧化铝/氧化锆双层复合涂层的氢渗透性能研究

郜健 ^1, , 何迪 ^2, , 刘晓鹏 ^3, , 王树茂 ^4, , 蒋利军 ^5, , 李帅 ^6,

1.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

2.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

3.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

4.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

5.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

6.北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所,北京,100088

基金项目: 国家科技部重点基础研究计划“973计划”项目(2013GB110005)资助

关键词：双层复合涂层 , 氧化锆 , 氧化铝 , 阻氢渗透涂层 , 磁控溅射

Hydrogen Permeation Properties of Alumina/Zirconia Double-Layer Composite Coating Prepared by Magnetron Sputtering

Keywords： double-layer composite coating , zirconia , alumina , hydrogen permeation barrier , magnetron sputtering

采用射频反应磁控溅射法在316L不锈钢基底上沉积了Al2O3/ZrO2双层复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微划痕法分析了涂层的微观形貌、物相组成和膜基结合力,采用气相氢渗透装置对涂层的氢渗透行为进行了表征.结果表明,Al2O3/ZrO2涂层具有非晶氧化铝、氧化锆单斜相和四方相,涂层结构致密,呈柱状生长方式,厚度为320 nm.显微划痕结果表明,Al2O3/ZrO2涂层的膜基结合力为8.5N,较氧化铝涂层有明显提高,氧化铝涂层的膜基结合力为4.5N.此外,Al2O3/ZrO2涂层具有优异的阻氢渗透性能,其氢渗透阻挡因子在550 ～ 700℃温度范围内为206 ～ 950.Al2O3/ZrO2涂层的氢渗透激活能为132 kJ·mol-1,高于单层氧化铝和氧化锆涂层的激活能,双层复合涂层的阻氢性能较单层涂层有明显提高.

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