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金属表面或涂层深度剖析应用:辉光放电质谱理论与应用

时间:2023-11-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:GD-MS由于具有快速溅射速率和可测元素动态范围宽的特点,近年来越来越多地被用于金属表面及其涂层的深度剖析。Spitsberg I.T.等[21]使用高分辨GD-MS对镍基高温合金基底上厚度为100μm的Pt Al涂层中的痕量元素含量及其纵深分布进行了深度剖析。波兰Tele and Radio Research Institute的Konarski等分别运用SIMS、GD-MS技术对在不同真空退火温度下两种不锈钢金属表层进行了深度剖析,用于研究不同退火温度对样品表层元素偏析效应的影响。

金属表面或涂层深度剖析应用:辉光放电质谱理论与应用

金属表面涂层工艺是机械产品制造工艺中的一个重要组成部分。如钢板上镀锌可以防腐和改善材料表面的外观及着漆功能,还可防止空气和水分对Fe的腐蚀,镀锌钢板中的元素分布及镀层厚度直接影响产品的质量。GD-MS由于具有快速溅射速率和可测元素动态范围宽的特点,近年来越来越多地被用于金属表面及其涂层的深度剖析。

王颖等[19]运用GD-MS研究了镀锌钢板的镀层状态,结果表明镀锌钢板的组成为纯锌层、互渗层和基板。同时分别研究了电镀锌板、热镀锌板过程中镀层随电镀时间的变化。结果表明,随着电镀时间的增加,锌铁互渗区域变大;而随着热镀时间的增加,锌铁互渗区域变薄。Su Yongxuan等[20]对μs-pulse-GD-TOF-MS用于深度剖析的放电条件进行了探索,研究了气体压力、放电电流和放电频率对弹坑的深度剖面及表面形貌的影响。分别对纯铁、纯铜和纯锌表面溅射得到了1.27nm/s、2.90nm/s和5.18nm/s的剥蚀率。在优化的实验参数下对Zn Fe薄膜(约10μm)和Fe Cu薄膜(约1μm)进行了深度剖析。初步结果表明,μs-pulse-GD-TOF-MS在表面深度剖析方面具有广阔的应用前景。Spitsberg I.T.等[21]使用高分辨GD-MS对镍基高温合金基底上厚度为100μm的Pt Al涂层中的痕量元素含量及其纵深分布进行了深度剖析。同时讨论了溅射坑形貌、再沉积现象对深度剖析结果的影响。为了获得更精确的深度剖析结果,使用深度校正因子对溅射深度进行深度校正,利用测量深度分布的归一化进行了更为准确的定性和半定量分析。Karol等使用GD-MS检测技术对难熔金属材料钽板表面上痕量元素Mo、Nb、W、Fe、Co、Si、C、O的横向和纵向分布进行了深度剖析。分析结果表明,Mo元素在钽表面层的含量远高于在基体中的水平,O元素在钽表面层的质量分数分布较基体要低[22]。波兰Tele and Radio Research Institute的Konarski等分别运用SIMS、GD-MS技术对在不同真空退火温度下两种不锈钢金属表层进行了深度剖析,用于研究不同退火温度对样品表层元素偏析效应的影响。虽然SIMS、GD-MS的结果相接近,但对于同一样品,SIMS需要耗时30min,而GD-MS仅需3min[23]。(www.xing528.com)

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