双层辉光等离子渗技术制备Al2O3防氚渗透涂层

摘要

氚渗透是聚变堆材料所面临的难题之一，为制备出质量优异的防氚渗透涂层以避免氚所造成的环境污染，本论文采用双层辉光等离子渗技术，利用先渗铝后渗氧的方法在316L不锈钢表面制备Al2O3防氚渗透涂层。
　　 通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等表征了铝渗层和Al2O3涂层的形貌和相结构组成，其耐腐蚀性能、结合性能、抗热震性能和摩擦学性能分别采用电化学工作站、划痕仪、热震试验和球盘式摩擦磨损试验机来检测。
　　 研究表明：渗铝层致密，渗层与基体之间形成了冶金结合，耐腐蚀性能和抗热震性能优异。渗铝的最佳工艺参数为气压35Pa，源极电压850V，工件电压300V，极间距15mm，时间3h。在此最佳工艺参数基础上所制备的Al2O3涂层质量良好，与基体为冶金结合，涂层内部呈多层结构，在与基体的结合面附近形成了高氧含量的内层，涂层中同时包含α-Al2O3,γ-Al2O3和θ-Al2O3三种相。Al2O3涂层结合力达38N以上，并具有优异的抗热震性能和摩擦性能；其致密的结构可使基体腐蚀电流最大降低3个数量级。Al2O3涂层的结合性能、耐腐蚀性能、抗热震性能、致密性能均良好，可满足防氚渗透涂层的基本要求。