热处理温度对不锈钢表面溶胶-凝胶ZrO2薄膜形貌和结构的影响

摘要

采用溶胶-凝胶法,在302不锈钢表面制备了经不同热处理温度下的ZrO2薄膜.通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),研究了热处理温度对ZrO2薄膜表面形貌和相结构的影响.研究结果表明:室温下ZrO2结构呈非晶态,随着温度升高,晶体结构逐渐由四方相(t-ZrO2)向单斜相(m-ZrO2)转变;当热处理温度从400℃升高到600℃时,薄膜表面ZrO2晶粒尺寸由40nm逐渐增大到70nm左右,均方根粗糙度(RMS)也由3.34nm缓慢增大到5.3nm;而当温度为700℃时,ZrO2晶粒明显增大(约110nm),表面粗糙度迅速增大到33nm;红外吸收谱显示,随着热处理温度的升高,非晶态ZrO2(648cm-1与460.9cm-1)逐渐向480.2cm-1、574.7cm-1处的t-ZrO2结构和424.3cm-1、732.8cm-1处的m-ZrO2结构转变,与XRD结果一致.