阳极氧化铝膜中间层阻挡元素扩散研究

金属学报, 2016, 52(3): 341-348. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00385

阳极氧化铝膜中间层阻挡元素扩散研究

黄祖江 ^1, , 周敏 ^2, , 杨阳 ^3, , 陈泉志 ^4, , 唐仕光 ^5, , 李伟洲 ^6,

1.广西大学材料科学与工程学院,南宁,530004

2.广西大学材料科学与工程学院,南宁530004;富士康科技集团,深圳518109

3.广西大学材料科学与工程学院,南宁,530004

4.广西大学材料科学与工程学院,南宁,530004

5.广西大学材料科学与工程学院,南宁,530004

6.广西大学材料科学与工程学院,南宁,530004

基金项目: 国家自然科学基金项目51371059,51361003和51001032,广西自然科学基金项目2014GXNSFCA118013,广西高等学校高水平创新团队项目(第二批),以及广西自然科学基金创新研究团队项目2011GXNSFF018001资助 Supported by National Natural Science Foundation of China (Nos.51371059,51361003 and 51001032),Guangxi Natural Science Foundation (No.2014GXNSFCA118013),High-Level Innovative Team and Outstanding School Program in Guangxi Colleges (the Second Batch),Innovative Research Team Project of Guangxi Natural Science Foundation (No.2011GXNSFF018001)

关键词：阳极氧化铝(AAO)膜 , 扩散阻挡层 , 多孔结构 , Fick定律 , 扩散系数

STUDY OF ANODIC ALUMINUM OXIDE FILM AS AN INTERLAYER TO SUPPRESS ELEMENT DIFFUSION

Keywords： anodic aluminum oxide (AAO) film , diffusion barrier , porous structure , Fick's law , diffusion coefficient

对铌合金C103基体上真空蒸镀的Al膜进行阳极氧化处理获得阳极氧化铝(AAO)膜,利用电镀技术在AAO膜上制备Ni表层,通过高温处理研究元素通过AAO膜的扩散行为.结果表明:没有中间层的Ni/C103及以纯Al膜作为中间层的Ni/Al/C103样品,涂层和基体间的元素扩散严重;而以AAO膜为中间层的Ni/AAO/C 103样品,涂层和基体间的元素扩散受到明显抑制.经900℃热处理后,Ni/C103,Ni/Al/C103及Ni/AAO/C103样品其外层中Nb含量分别为7.05％,5.08％和3.55％;基体中的Ni含量分别为6.84％,3.62％和2.85％;AAO膜作为中间层有较强的元素扩散阻挡能力.在900℃退火后,Ni/C103和Ni/Al/C103样品表面均生成了NbNi3相,而Ni/AAO/C103样品并未出现Nb和Ni的反应生成物.通过Fick定律计算得知,900℃时Ni在AAO膜的扩散系数为3.28× 10-14m2/s,Nb为2.16×10-14m2/s;1000℃时Ni的扩散系数上升至1.03×10-13m2/s,Nb为3.58×10-14 m2/s.

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