專利名稱：鋁合金表面防腐處理方法及其制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金表面防腐處理方法及其制品。
背景技術：
鋁合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點，在通訊、電子、交通運輸、建筑及航天航空等領域應用廣泛。在空氣中鋁合金表面會形成氧化鋁保護膜，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鋁合金基體進行保護，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)點蝕，嚴重破環(huán)鋁合金制品的外觀，同時導致制品使用壽命縮短。為了提高鋁合金的耐鹽霧性能，通常需要對鋁合金表面進行表面成膜處理，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，有必要提供一種有效的鋁合金表面防腐處理方法。另外，還有必要提供一種由上述方法制得的鋁合金制品。一種鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟(1)采用無水乙醇對鋁合金基材進行超聲波清洗；(2)以純鉻為靶材，以氬氣為工作氣體，氮氣和氧氣為反應氣體，采用磁控濺射法在鋁合金基材表面濺鍍一鉻氧氮化合物薄膜，所述氧氣流量為10 150SCCm，氮氣流量為 10 IOOsccm0一種經(jīng)上述方法處理的鋁合金制品，包括鋁合金基材及形成于鋁合金基材表面的一鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜中鉻原子個數(shù)百分比為46% 70%，氧原子個數(shù)百分比為20% 50%，氮原子個數(shù)百分比為5% 10%。相較于現(xiàn)有技術，由上述鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品由于其表面具有一鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜由比較細小的晶粒組成，晶間間隙比較小，使得鉻氧氮化合物薄膜比較致密，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為一采用磁控濺鍍法制備的氮化鉻薄膜的放大5萬倍的掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明一實施例制備的鉻氧氮化合物薄膜的放大5萬倍的掃描電鏡圖。圖3為圖2所示的鉻氧氮化合物薄膜放大30萬倍的掃描電鏡圖。
具體實施例方式本發(fā)明鋁合金表面防腐處理方法主要包括如下步驟(1)采用無水乙醇對鋁合金基材進行超聲波清洗，以除去試樣表面油污。(2)以純鉻為靶材，以氬氣為工作氣體，氮氣和氧氣為反應氣體，采用磁控濺射法在經(jīng)清洗后的鋁合金基材表面鍍制一鉻氧氮化合物(Cr-O-N)薄膜。濺射參數(shù)如下真空腔內(nèi)真空度為5X KT3Pa 9X10_3Pa，腔體溫度為100 180°C，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速為0. 5 1轉(zhuǎn)/分鐘，氬氣流量為150 300sCCm(標準狀態(tài)毫升/分鐘)，氧氣流量為10 150sCCm，氮氣流量為10 lOOsccm，鉻靶功率為6 12kw，偏壓為-100 -300V，占空比為40% 60%，濺射0. 5 2小時。由此在鋁合金基材表面獲得厚度大約0. 4 2 μ m的所述鉻氧氮化合物薄膜。由上述鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁合金制品，包括鋁合金基材及形成于鋁合金基材表面的鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜中鉻原子個數(shù)百分比為46% 70%，氧原子個數(shù)百分比為20% 50%，氮原子個數(shù)百分比為5% 10%。該鉻氧氮化合物薄膜由直徑大約為5 Snm的晶粒組成。下面通過實施例來對本發(fā)明進行具體說明。實施例1采用無水乙醇對鋁合金試樣進行超聲波清洗大約30分鐘。將清洗好的鋁合金試樣放入中頻磁控濺射鍍膜機的真空腔中。本實施例所使用的中頻磁控濺射鍍膜機為深圳南方創(chuàng)新真空技術有限公司生產(chǎn)，型號為SM-1100H。開啟真空泵對真空腔抽真空并設定真空度為8X10_3Pa，開啟轉(zhuǎn)架并設定轉(zhuǎn)速為 0. 5轉(zhuǎn)/分鐘，開啟真空腔烘烤并設定腔內(nèi)溫度為120°C。待真空腔的真空度抽至上述設定值后，通入工作氣體氬氣及反應氣體氧氣和氮氣，氬氣流量為150sCCm(標準狀態(tài)毫升/分鐘)，氧氣流量為40sCCm，氮氣流量為30sCCm ； 開啟鉻靶并調(diào)節(jié)鉻靶功率為8kw，偏壓-200V，占空比為50%，濺射1小時，由此在鋁合金表面獲得一鉻氧氮化合物薄膜。實施例2實施例2與實施例1類似，不同的是，本實施例的氧氣流量為lOOsccm，氮氣流量為 60SCCm，其它條件均與實施例1相同。按照實施例2也可以制得表面形成有一鉻氧氮化合物薄膜的鋁合金制品。由實施例1和實施例2制得的鋁合金制品的鉻氧氮化合物薄膜形貌、結構比較類似，且具有類似的防腐性能。對比例采用與實施例1相同的中頻磁控濺射鍍膜機對鋁合金試樣進行濺射，與實施例1 不同的是反應氣體為氮氣，氮氣流量為30 lOOsccm，其它條件與實施例1相同，在鋁合金試樣表面濺鍍一單組分氮化鉻(CrN)薄膜。對實施例1鍍制的鉻氧氮化合物薄膜和對比例鍍制的氮化鉻(CrN)薄膜分別用掃描電鏡觀察其表面形貌，所用掃描電鏡儀為日本精工生產(chǎn)的型號為JSM-6701F的場發(fā)射掃描電鏡儀。圖1為對比例鍍制的氮化鉻(CrN)薄膜的掃描電鏡圖，圖2及圖3為本發(fā)明實施例1鍍制的鉻氧氮化合物薄膜的掃描電鏡圖。從圖1、圖2及圖3可以看出，單組分氮化鉻(CrN)薄膜由比較粗大的柱狀晶構成，且表面存在大量較大的晶間間隙，而鉻氧氮化合物薄膜由比較細小的晶粒組成(參圖3)，晶粒平均直徑大約為5 8nm，晶間間隙比較小，使得鉻氧氮化合物薄膜比較致密。對由本發(fā)明的方法所制備的鍍覆有鉻氧氮化合物薄膜的鋁合金試樣和對比例所制得的鍍覆氮化鉻(CrN)薄膜的鋁合金試樣進行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。 結果發(fā)現(xiàn)，表面鍍覆氮化鉻(CrN)薄膜的鋁合金試樣4小時后就發(fā)生明顯腐蝕；而表面鍍覆鉻氧氮化合物薄膜的鋁合金試樣在72后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。可見，由本發(fā)明的鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品由于其表面具有一鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜可有效防止鹽霧侵蝕，因此可提高鋁合金的抗腐蝕性能。
權利要求
1.一種鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟(1)采用無水乙醇對鋁合金基材進行超聲波清洗；(2)以純鉻為靶材，以氬氣為工作氣體，氮氣和氧氣為反應氣體，采用磁控濺射法在鋁合金基材表面濺鍍一鉻氧氮化合物薄膜，所述氧氣流量為10 150sCCm，氮氣流量為10 IOOsccm0
2.如權利要求1所述的鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該步驟(2)還包括在如下參數(shù)條件下進行真空腔內(nèi)真空度為5X KT3Pa 9X 10_3Pa，腔體溫度為100 180°C， 轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速為0. 5 1轉(zhuǎn)/分鐘，鉻靶功率為6 12kw，氬氣流量為150 300sCCm，鉻靶偏壓為-100 -300V，占空比為40% 60%，濺射0. 5 2小時。
3.如權利要求2所述的鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述步驟(2)是在一中頻磁控濺射設備中進行。
4.如權利要求2所述的鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該鉻氧氮化合物薄膜的厚度為0. 4 2μπι。
5.如權利要求1所述的鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該鉻氧氮化合物薄膜中鉻原子個數(shù)百分比為46% 70%，氧原子個數(shù)百分比為20% 50%，氮原子個數(shù)百分比為5% 10%。
6.如權利要求1所述的鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該鉻氧氮化合物薄膜由直徑為5 Snm的晶粒組成。
7.—種鋁合金制品，包括鋁合金基材，其特征在于該鋁合金制品還包括形成于鋁合金基材表面的一鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜中鉻原子個數(shù)百分比為46% 70%，氧原子個數(shù)百分比為20% 50%，氮原子個數(shù)百分比為5% 10%。
8.如權利要求7所述的鋁合金制品，其特征在于該鉻氧氮化合物薄膜由直徑為5 8nm的晶粒組成。
9.如權利要求7所述的鋁合金制品，其特征在于該鉻氧氮化合物薄膜的厚度為0.4 2 μ m0
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金表面防腐處理方法及其制品。該鋁合金表面防腐處理方法包括采用無水乙醇對鋁合金基材進行超聲波清洗；以純鉻為靶材，以氬氣為工作氣體，氮氣和氧氣為反應氣體，采用磁控濺射法在鋁合金基材表面濺鍍一鉻氧氮化合物薄膜，所述氧氣流量為10～150sccm，氮氣流量為10～100sccm。經(jīng)上述方法處理的鋁合金制品包括鋁合金基材及形成于鋁合金基材表面的一鉻氧氮化合物薄膜，該鉻氧氮化合物薄膜中鉻原子個數(shù)百分比為46％～70％，氧原子個數(shù)百分比為20％～50％，氮原子個數(shù)百分比為5％～10％。
文檔編號C23C14/35GK102337498SQ20101023683
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權日2010年7月26日
發(fā)明者張新倍, 熊小慶, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人: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