專利名稱：鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品。
背景技術(shù)：
鋁合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，在通訊、電子、交通運(yùn)輸、建筑及航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在空氣中鋁合金表面會(huì)形成氧化鋁保護(hù)膜，在一般的大氣環(huán)境下，鋁合金表面的氧化鋁膜能夠有效地對(duì)鋁合金基體進(jìn)行保護(hù)，但在含有電解質(zhì)的濕氣中，例如海洋表面大氣環(huán)境，鋁合金表面容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕，嚴(yán)重破環(huán)鋁合金制品的外觀，同時(shí)導(dǎo)致制品使用壽命縮短。耐鹽霧侵蝕性能是鋁合金耐腐蝕性能的一個(gè)重要參數(shù)，為了提高鋁合金的耐鹽霧侵蝕性能，通常需要對(duì)鋁合金表面進(jìn)行表面成膜處理，常見的處理手段有陽極氧化處理、烤漆等，但這些工藝都存在較大的環(huán)境污染問題。而真空鍍膜(PVD)技術(shù)雖是一種非常環(huán)保的鍍膜工藝，且可鍍制的膜層種類豐富、耐磨性能優(yōu)異，但PVD工藝沉積的薄膜往往是以柱狀晶形態(tài)生長，因此膜層存在大量的晶間間隙，導(dǎo)致薄膜致密性不夠而無法有效地防止鹽霧的侵蝕。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可效提高鋁及鋁合金耐鹽霧侵蝕性能的防腐處理方法。另外，還有必要提供一種由上述方法制得的鋁制品。一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體，并對(duì)鋁基體進(jìn)行清洗；分別以鋁靶和鉻靶為靶材，以氬氣為濺射氣體，以氮?dú)夂脱鯕鉃榉磻?yīng)氣體，對(duì)鋁基體進(jìn)行磁控濺射，以于鋁基體上鍍覆一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層位于該鋁基體與氮氧化鉻層之間。一種鋁制品，包括鋁基體、形成于該鋁基體表面的氮氧化鋁層及形成于該氮氧化鋁層上的氮氧化鉻層。相較于現(xiàn)有技術(shù)，由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁制品由于其表面具有氮氧化鋁層和氮氧化鉻層組成的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜由比較細(xì)小的晶粒組成，晶間間隙比較小，該復(fù)合薄膜表面非常致密，可有效防止鹽霧侵蝕，因此可有效提高鋁合金的抗腐蝕性能。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法中所用鍍膜設(shè)備示意圖。圖2為由本發(fā)明較佳實(shí)施例的鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品的剖視示意圖。
主要元件符號(hào)說明
鋁制品 10
鋁基體 20
氮氧化鋁層 30
氮氧化鉻層 40
磁控濺射設(shè)備1
真空室 2
真空泵 3
轉(zhuǎn)架 4
鋁靶 5
鉻靶 6
氣源通道 具體實(shí)施例方式本發(fā)明鋁及鋁合金表面防腐處理方法主要包括如下步驟采用無水乙醇對(duì)鋁基體20進(jìn)行超聲波清洗，以除去試樣表面油污。該鋁基體20 的材質(zhì)可為純鋁或鋁合金。分別以鋁靶和鉻靶為靶材，以氮?dú)夂脱鯕鉃榉磻?yīng)氣體，對(duì)鋁基體20進(jìn)行磁控濺射，以于鋁基體20上鍍覆一層氮氧化鋁(AlON)層30及一層氮氧化鉻(CrON)層40。該氮氧化鋁層30位于該鋁基體20與氮氧化鉻層40之間，用以提高氮氧化鉻層40的附著力。該磁控濺射步驟具體如下請(qǐng)參閱圖1，提供一磁控濺射設(shè)備1，磁控濺射設(shè)備1包括一真空室2、用以對(duì)真空室2抽真空的真空泵3以及與真空室2相通的氣源通道7。該真空室2內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架4及相對(duì)設(shè)置的鋁靶5和鉻靶6。轉(zhuǎn)架4帶動(dòng)鋁基體20做圓周運(yùn)行，且鋁基體20在隨轉(zhuǎn)架4運(yùn)行的同時(shí)也進(jìn)行自轉(zhuǎn)。鍍膜時(shí)，濺射氣體與反應(yīng)氣體經(jīng)由氣源通道7進(jìn)入真空室2。在鋁基體20上濺射該氮氧化鋁層30。將經(jīng)上述清洗的鋁基體20放置于磁控濺射設(shè)備1的轉(zhuǎn)架4上，對(duì)真空室2抽真空至6. 0 X 10_3 8. 0 X IO^Pa后通入濺射氣體氬氣，氬氣流量為150 300sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)，同時(shí)通入反應(yīng)氣體氮?dú)夂脱鯕猓鯕饬髁繛?0 60sccm，氮?dú)饬髁繛?5 40sccm，鋁基體20施加偏壓至-100 -300V，開啟鋁靶5，鋁靶5的功率為8 10kw，調(diào)節(jié)真空室2內(nèi)溫度為100 150，轉(zhuǎn)架4的轉(zhuǎn)速為0. 5 1. Orpm(revolution perminute，轉(zhuǎn)/分鐘)，對(duì)鋁基體20濺射0. 5 1小時(shí)，以于鋁基體 20表面形成該氮氧化鋁層30。在氮氧化鋁層30上濺射該氮氧化鉻層40。關(guān)閉鋁靶5，開啟鉻靶6，鉻靶6的功率為8 10kw，調(diào)節(jié)氧氣流量為40 lOOsccm，氮?dú)饬髁繛?0 60sCCm，其它參數(shù)保持不變， 濺射0. 5 2小時(shí)，以在該氮氧化鋁層30上沉積一層氮氧化鉻層40，由此可獲得防腐性能優(yōu)良的鋁制品10。 鍍膜結(jié)束后，關(guān)閉負(fù)偏壓及鉻靶6電源，停止通入氬氣和氮?dú)猓龅趸t層 40冷卻后，向真空室2內(nèi)通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的鋁制品10。
請(qǐng)參閱圖2，由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品10，包括鋁基體20、形成于鋁基體20表面的氮氧化鋁層30及形成于該氮氧化鋁層30上的氮氧化鉻層40。其中，該氮氧化鋁層30中鋁原子個(gè)數(shù)百分比為40% 65%，氧原子個(gè)數(shù)百分比為25% 50%，氮原子個(gè)數(shù)百分比為10% 20%。該氮氧化鉻層40中鉻原子個(gè)數(shù)百分比為50% 70%，氧原子個(gè)數(shù)百分比為20% 45%，氮原子個(gè)數(shù)百分比為5% 10%。該氮氧化鋁層30的厚度為0.4 0.8 μ m。該氮氧化鉻層40的厚度大約為0. 5 2. 0 μ m，其由直徑大約為4 7nm的晶粒組成，晶間間隙比較小，該氮氧化鉻層40表面非常致密。下面通過實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。實(shí)施例1采用無水乙醇對(duì)鋁合金試樣進(jìn)行超聲波清洗大約30分鐘。將清洗好的鋁合金試樣放入中頻磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔中。本實(shí)施例所使用的中頻磁控濺射鍍膜機(jī)為深圳南方創(chuàng)新真空技術(shù)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為SM-1100H。開啟真空泵對(duì)真空腔抽真空并設(shè)定真空度為8X 10_3Pa，開啟轉(zhuǎn)架并設(shè)定轉(zhuǎn)速為0. 5轉(zhuǎn)/分鐘，開啟真空腔烘烤并設(shè)定真空腔內(nèi)溫度為120°C。待真空腔的真空度抽至上述設(shè)定值后，通入工作氣體氬氣及反應(yīng)氣體氧氣和氮?dú)?，氬氣流量?50SCCm，氧氣流量為20SCCm，氮?dú)饬髁繛閘kccm，開啟鋁靶并調(diào)節(jié)鋁靶功率為8kw，鋁合金試樣施加偏壓為-200V，占空比為50%，濺射0. 5小時(shí)，以在鋁合金表面形
成一層氮氧化鋁層。然后關(guān)閉鋁靶，調(diào)節(jié)氧氣流量為40sCCm，氮?dú)饬髁繛?0sCCm，開啟鉻靶并調(diào)節(jié)鉻靶功率為8kw，鋁合金試樣施加偏壓-200V，占空比為50%，濺射1小時(shí)，以在氮氧化鋁層上形成一層氮氧化鉻層。實(shí)施例2實(shí)施例2與實(shí)施例1類似，不同的是，本實(shí)施例沉積氮氧化鋁層時(shí)氧氣流量為30sccm，氮?dú)饬髁繛?0sccm ；沉積氮氧化鉻層時(shí)氧氣流量為80sccm，氮?dú)饬髁繛?0sccm，其它條件均與實(shí)施例1相同。按照實(shí)施例2也可以制得表面形成有氮氧化鋁層和氮氧化鉻層的鋁制品。由實(shí)施例1和實(shí)施例2制得的鋁制品的表面形貌、結(jié)構(gòu)比較類似，且具有類似的防腐性能。對(duì)比例采用與實(shí)施例1相同的中頻磁控濺射鍍膜機(jī)對(duì)鋁合金試樣進(jìn)行濺射，與實(shí)施例1不同的是靶材為鉻靶，反應(yīng)氣體為氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?0sCCm，鉻靶功率為8kw，鋁合金試樣施加偏壓為-200V，占空比為50%，濺射0. 5小時(shí)，在鋁合金試樣表面濺鍍單組分氮化鉻(CrN)薄膜。對(duì)由本發(fā)明的方法所制備的鍍覆有所述氮氧化鋁層及氮氧化鉻層的鋁合金試樣和對(duì)比例所制得的鍍覆氮化鉻(CrN)薄膜的鋁合金試樣進(jìn)行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)比例所制得的表面鍍覆氮化鉻(CrN)薄膜的鋁合金試樣4小時(shí)后就發(fā)生明顯腐蝕；而由本發(fā)明實(shí)施例的方法所制備鋁合金試樣在72小時(shí)后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。可見，由本發(fā)明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁制品由于其表面具有氮氧化鋁層及氮氧化鉻層組成的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜可有效防止鹽霧侵蝕，因此可提高鋁基體的抗腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體，并對(duì)鋁基體進(jìn)行清洗；分別以鋁靶和鉻靶為靶材，以氬氣為濺射氣體，以氮?dú)夂脱鯕鉃榉磻?yīng)氣體，對(duì)鋁基體進(jìn)行磁控濺射，以于鋁基體上鍍覆一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層位于該鋁基體與氮氧化鉻層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于濺射所述氮氧化鋁層的氧氣流量為30 60sccm，氮?dú)饬髁繛?5 40sccm。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于濺射所述氮氧化鋁層還在如下參數(shù)條件下進(jìn)行真空腔內(nèi)真空度為6X10_3 8X10_3Pa，腔體溫度為100 1500C，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速為0. 5 1轉(zhuǎn)/分鐘，鋁靶功率為8 10kw，氬氣流量為150 300s ccm, 鋁基體施加偏壓-100 -300V，濺射0. 5 1小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于濺射所述氮氧化鉻層的氧氣流量為40 lOOsccm，氮?dú)饬髁繛?0 60sccm。
5.如權(quán)利要求4所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于濺射所述氮氧化鉻層還在如下參數(shù)條件下進(jìn)行真空腔內(nèi)真空度為6X10_3 8X10_3Pa，腔體溫度為100 1500C，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速為0. 5 1轉(zhuǎn)/分鐘，鈦靶功率為8 10kw，氬氣流量為150 300sCCm， 鋁基體施加偏壓為-100 -300V，濺射0. 5 2小時(shí)。
6.一種鋁制品，包括鋁基體，其特征在于該鋁制品還包括形成于該鋁基體表面的氮氧化鋁層及形成于該氮氧化鋁層上的氮氧化鉻層。
7.如權(quán)利要求6所述的鋁制品，其特征在于該氮氧化鋁層中鋁原子個(gè)數(shù)百分比為 40% 65%，氧原子個(gè)數(shù)百分比為25% 50%，氮原子個(gè)數(shù)百分比為10% 20%。
8.如權(quán)利要求6所述的鋁制品，其特征在于該氮氧化鉻層中鉻原子個(gè)數(shù)百分比為 50% 70%，氧原子個(gè)數(shù)百分比為20% 45%，氮原子個(gè)數(shù)百分比為5% 10%。
9.如權(quán)利要求6所述的鋁制品，其特征在于該氮氧化鉻層由直徑為4 7nm的晶粒組成。
10.如權(quán)利要求6所述的鋁制品，其特征在于該鋁基體的材質(zhì)為純鋁或鋁合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體，并對(duì)鋁基體進(jìn)行清洗；分別以鋁靶和鉻靶為靶材，以氬氣為濺射氣體，以氮?dú)夂脱鯕鉃榉磻?yīng)氣體，對(duì)鋁基體進(jìn)行磁控濺射，以于鋁基體上鍍覆一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層位于該鋁基體與氮氧化鉻層之間。經(jīng)上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁制品，包括鋁基體、形成于該鋁基體表面的氮氧化鋁層及形成于該氮氧化鋁層上的氮氧化鉻層。該鋁制品具有較好的抗腐蝕性能。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102560392SQ20101060448
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張新倍, 熊小慶, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司