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摘要
高质量的金属氧化物薄膜在航天航空、海洋船舶等极端环境下的关键部件有着广泛的应用需求，但传统制备技术易导致薄膜疏松多孔，产生空隙裂纹等缺陷，高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)已被证明是一种有效制备无空洞和无弧滴致密薄膜的有效方法。通过Hi PIMS技术在不锈钢表面制备超薄致密ZrO2薄膜，重点研究不同O2流量下耐腐蚀性能的调控规律。通过扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、纳米压痕仪(Nano Test P3)、电化学设备(CS300)等对ZrO2薄膜的表面形貌、物相结构、力学性能、耐腐蚀性能等方面进行研究。研究结果显示，在O2流量为40 mL/min时，Zr O2薄膜的纳米硬度H最高为26.38 GPa，弹性模量E为290.9 GPa；同时，在电化学腐蚀试验中，其自腐蚀电流密度Icorr达到45.802 p A/cm2，与304L不锈钢相比降低了4个数量级；电化学阻抗谱(EIS)显示，随O2流量的增加，容抗弧半径、低频区阻抗值和相角均随之不断增大，进一步表明O2流量为40 min/mL制备薄膜的耐腐蚀性能最优。通过Hi PIMS技术能够制备出高质量的ZrO2薄膜，其高耐腐蚀性对基体起到了强效的防护作用，对防腐薄膜的研究和应用具有一定参考价值。
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