陰極等離子體電沉積陶瓷涂層的研究現狀

鄧舜杰，蔣馳，劉天偉，帥茂兵, *

（1.表面物理與化學重點實驗室，四川 綿陽 621907；2.中國工程物理研究院，四川 綿陽 621900）

隨著工業化進程的快速發展和科學技術的不斷進步，材料在服役過程中抵御外部環境影響的能力及長期服役的可靠性、穩定性得到了越來越多的關注[1]。陶瓷材料一般具有穩定的物理和化學性質，在基材表面施加陶瓷涂層能夠有效提高其耐腐蝕、耐高溫氧化、耐磨等性能，因此得到了越來越廣泛的研究[2]。現有陶瓷涂層制備技術包括溶膠-凝膠法、陽極氧化法、等離子體噴涂法、物理氣相沉積法、微弧氧化法等，它們的優缺點和適用條件各不相同。例如：微弧氧化技術可獲得硬度較高、結合力良好的陶瓷涂層，但是該方法的本質仍然是金屬(作為陽極)的原位氧化，因此對基體金屬的依賴性較高，只適用于閥金屬及其合金，不能解決基體金屬表面異種金屬元素氧化物陶瓷涂層制備的問題[3-6]；物理氣相沉積技術可獲得具有優異致密性和結合力的涂層，但一般較薄，不能承受較大的應力，且設備昂貴，大件及異形件的表面處理困難，生產成本較高[7-8]。

發展新的涂層制備技術一直以來都是材料領域的研究重點。陰極等離子體電沉積(CPED)是近年來發展起來的一種新型陶瓷涂層制備技術，并得到越來越多的關注。該技術將傳統陰極電解和常壓等離子體過程結合了起來[9]。與傳統陰極電解相比，陰極等離子體電沉積在陰極與陽極之間施加了更高的電壓，當電壓超過一定臨界值后，陰極表面產生等離子體微弧，可在陰極表面制備金屬、陶瓷、類金剛石等膜層。……