脉冲偏压对316L不锈钢表面类金刚石薄膜腐蚀行为影响

摘要

为了提高不锈钢的耐局部腐蚀性能,采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)技术,在316L不锈钢表面制备含氢类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜,研究不同脉冲偏压对薄膜的杂化结构及腐蚀行为的影响,并对相关影响机制进行讨论。结果表明,脉冲偏压主要影响316L不锈钢表面DLC薄膜的杂化结构及微观形貌,并最终影响其腐蚀行为。随着脉冲偏压的增加,等离子体电离程度增大,沉积过程中的热峰效应和溅射效应增强,DLC薄膜中的氢含量减少,降低了薄膜局部腐蚀敏感性,薄膜点蚀坑数量减少。但同时薄膜中sp^(2)杂化结构的相对含量会随脉冲偏压升高而增加,导致薄膜腐蚀速率加快,点蚀坑半径增大。随着偏压从1.4 kV增加到2.6 kV,316L不锈钢的年腐蚀速率由9.33 nm/y增大到62.4 nm/y。脉冲偏压为1.4 kV时,虽然年腐蚀速率最低,但薄膜最易发生点蚀,其长期服役寿命较差;而偏压为2.6 kV时,等离子体能量过高,薄膜被过度刻蚀,导致其缺陷增多,耐蚀性变差。在研究范围内,脉冲偏压为2200 V时,DLC薄膜具有较高的耐点蚀能力和较低的年腐蚀速率,表现出最佳的综合耐蚀性能。