專(zhuān)利名稱(chēng)：鍍膜件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍膜件及其制備方法，尤其涉及一種具有良好耐腐蝕性能的鍍膜件及該鍍膜件的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在通訊、電子、交通運(yùn)輸、建筑以及航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。在空氣中鋁合金表面會(huì)形成氧化鋁的保護(hù)膜(厚度約 lOnm)，在一般的大氣環(huán)境下，鋁合金表面的這層氧化鋁膜能夠有效地保護(hù)鋁合金基材。但在含有電解質(zhì)的濕氣中，例如海洋表面大氣環(huán)境，鋁合金表面會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕，嚴(yán)重破壞產(chǎn)品外觀，同時(shí)導(dǎo)致產(chǎn)品使用壽命縮短。為了提高鋁合金產(chǎn)品的耐腐蝕性能(或耐鹽霧性能)， 通常要對(duì)鋁合金基材進(jìn)行表面處理，如陽(yáng)極氧化、烤漆等，但這些工藝都存在較大的環(huán)境污染。真空鍍膜技術(shù)(PVD)是一種較環(huán)保的鍍膜技術(shù)。PVD膜層具有高硬度、高耐磨性、 良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此在表面防護(hù)或裝飾處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。然而，PVD膜層不可避免地存在一些針孔、裂紋等缺陷，這些缺陷通常很容易成為腐蝕性介質(zhì)的腐蝕“通道”。而對(duì)于鋁合金基體來(lái)說(shuō)，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位很低，與許多PVD膜層的電極電位的差異較大，因此，在腐蝕性環(huán)境中，鋁合金基體與PVD膜層之間極易形成腐蝕原電池，造成電偶腐蝕，使整個(gè)鋁合金產(chǎn)品失效。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，有必要提供一種具有良好的耐腐蝕性能的鍍膜件。另外，還有必要提供一種上述鍍膜件的制備方法。一種鍍膜件，其包括鋁合金基體及形成于鋁合金基體表面的防腐蝕層，該防腐蝕層為一氮化鈦硅的復(fù)合膜層。—種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供一鋁合金基體；采用真空濺鍍法在該鋁合金基體上濺鍍防腐蝕層，該防腐蝕層為氮化鈦硅的復(fù)合膜層；濺鍍?cè)摲栏g層以鈦硅復(fù)合靶為靶材，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的防腐蝕層為氮化鈦硅的復(fù)合膜層，在濺鍍?cè)摰伖璧膹?fù)合膜層的過(guò)程中，鈦晶粒與硅晶粒的生長(zhǎng)可相互抑制，從而使該復(fù)合膜層中形成小晶粒的納米晶，而氮的引入可使氮原子滲入所述納米晶的晶格之中，形成間隙型固溶體，可進(jìn)一步細(xì)化晶粒尺寸，提高了所述防腐蝕層的致密性。所述的防腐蝕層的致密性較傳統(tǒng)的單金屬或單金屬氮化物膜層要致密得多，可有效阻滯腐蝕性介質(zhì)的侵入，避免電偶腐蝕的發(fā)生， 從而提高了所述鍍膜件的耐腐蝕性能。


圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鍍膜件的剖視示意圖。圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的真空濺鍍機(jī)的俯視示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明鍍膜件10鋁合金基體11防腐蝕層13真空濺鍍機(jī)20鍍膜室21鈦硅復(fù)合靶2具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鍍膜件10包括鋁合金基體11及形成于鋁合金基體11上的防腐蝕層13。防腐蝕層13為一氮化鈦硅(SiTiN)的復(fù)合膜層，其可以真空濺鍍法形成，如中頻磁控濺射鍍膜法。該SiTiN的復(fù)合膜層中Ti的原子百分含量(at. % )為30-40at. %, Si 為30-40at. %，N為20-40at. % 該防腐蝕層13的厚度為200_400nm。所述Si TiN的復(fù)合膜層中含有Si、Ti的納米晶及N原子，該N原子嵌入在Si、Ti 納米晶的晶格之中，形成間隙型固溶體，可細(xì)化晶粒尺寸，提高所述防腐蝕層13的致密性?？梢岳斫獾模€可在鋁合金基體11與防腐蝕層13之間設(shè)置一金屬鈦的過(guò)渡層，以提高防腐蝕層13于鋁合金基體11的附著力。本發(fā)明較佳實(shí)施方式的鍍膜件10的制備方法包括如下步驟提供一鋁合金基體11，并對(duì)該鋁合金基體11進(jìn)行前處理。該前處理可包括以下步驟依次用去離子水及無(wú)水乙醇對(duì)鋁合金基體11表面進(jìn)行擦拭。將鋁合金基體11放入盛裝有丙酮溶液的超聲波清洗器中進(jìn)行超聲波清洗，以除去鋁合金基體11表面的雜質(zhì)和油污等。對(duì)經(jīng)超聲波清洗后的鋁合金基體11的表面進(jìn)行等離子清洗，以進(jìn)一步去除鋁合金基體11表面的臟污，以及改善鋁合金基體11表面與后續(xù)鍍層的結(jié)合力。請(qǐng)參閱圖2，將鋁合金基體11放入一真空濺鍍機(jī)20的鍍膜室21中，裝入鈦硅復(fù)合靶23，抽真空該鍍膜室21至本底真空度為8.0X10_3Pa，然后通入流量為150-300sCCm (標(biāo)準(zhǔn)毫升每分)的工作氣體氬氣(純度為99. 999% )，對(duì)鋁合金基體11施加-300 -500V 的偏壓，使鍍膜室21中產(chǎn)生高頻電壓，使所述氬氣發(fā)生離子化而產(chǎn)生氬氣等離子體對(duì)鋁合金基體11的表面進(jìn)行物理轟擊，而達(dá)到對(duì)鋁合金基體11表面等離子清洗的目的。所述等離子清洗的時(shí)間可為5-10分鐘。所述等離子清洗完成后，在所述鍍膜室21中以真空濺鍍法，如中頻磁控濺射鍍膜法，在鋁合金基體11的表面濺鍍防腐蝕層13。濺鍍?cè)摲栏g層13時(shí)，使所述鍍膜室21的溫度在20-120°C之間(即濺鍍溫度為20-120°C )，調(diào)節(jié)氬氣的流量為150-200sCCm，通入流量為60-80sCCm的反應(yīng)氣體氮?dú)?，調(diào)節(jié)鋁合金基體11的偏壓至-150 -500V，開(kāi)啟鈦硅復(fù)合靶23的電源，于鋁合金基體11的表面沉積防腐蝕層13。所述鈦硅復(fù)合靶23由直流電源控制，其功率為5-7KW。該防腐蝕層13為氮化鈦硅(SiTiN)的復(fù)合膜層，其厚度在200-400nm 之間。沉積該防腐蝕層13的時(shí)間可為20-40分鐘?？梢岳斫獾模稍跒R鍍防腐蝕層13之前于鋁合金基體11的表面濺鍍一金屬鈦的過(guò)渡層，以提高防腐蝕層13于鋁合金基體11的附著力。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)鍍膜件10的制備方法及鍍膜件10進(jìn)行說(shuō)明實(shí)施例1等離子清洗氬氣流量為^Osccm，鋁合金基體11的偏壓為-300V，等離子清洗的時(shí)間為9分鐘；濺鍍防腐蝕層13 氬氣流量為160SCCm，氮?dú)饬髁繛?kccm，鋁合金基體11的偏壓為-200V，鈦硅復(fù)合靶23的功率為5. 5KW，濺鍍溫度為30°C，濺鍍時(shí)間為25分鐘，防腐蝕層13的厚度為250nm，防腐蝕層13中Ti的原子百分含量為%，Si為30at. %，N為 35at. % ο實(shí)施例2等離子清洗氬氣流量為230sCCm，鋁合金基體11的偏壓為-480V，等離子清洗的時(shí)間為7分鐘；濺鍍防腐蝕層13 氬氣流量為180SCCm，氮?dú)饬髁繛?0sCCm，鋁合金基體11的偏壓為-300V，鈦硅復(fù)合靶23的功率為6KW，濺鍍溫度為70°C，濺鍍時(shí)間為30分鐘，防腐蝕層13的厚度為300nm，防腐蝕層13中Ti的原子百分含量為%，Si為%，N為 30at. %。實(shí)施例3等離子清洗氬氣流量為leOsccm，鋁合金基體11的偏壓為-400V，等離子清洗的時(shí)間為6分鐘；濺鍍防腐蝕層13 氬氣流量為190SCCm，氮?dú)饬髁繛?kccm，鋁合金基體11的偏壓為-450V，鈦硅復(fù)合靶23的功率為6. 5KW，濺鍍溫度為100°C，濺鍍時(shí)間為38分鐘，防腐蝕層13的厚度為390nm，防腐蝕層13中Ti的原子百分含量為40at. %，Si為25at. %，N為
35at. % ο對(duì)由實(shí)施例1-3所制得的鍍膜件10進(jìn)行了 35 °C中性鹽霧測(cè)試，(NaCl濃度為 5%)0結(jié)果表明，所述鍍膜件10在M小時(shí)后才出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，可見(jiàn)，該鍍膜件10具有良好的耐腐蝕性能。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的防腐蝕層13為氮化鈦硅的復(fù)合膜層，在濺鍍?cè)摰伖璧膹?fù)合膜層的過(guò)程中，鈦晶粒與硅晶粒的生長(zhǎng)可相互抑制，從而使該復(fù)合膜層中形成小晶粒的納米晶，而氮的引入可使氮原子滲入所述納米晶的晶格之中，形成間隙型固溶體，可進(jìn)一步細(xì)化晶粒尺寸，提高了所述防腐蝕層的致密性。所述的防腐蝕層的致密性較傳統(tǒng)的單金屬或單金屬氮化物膜層要致密得多，可有效阻滯腐蝕性介質(zhì)的侵入，避免電偶腐蝕的發(fā)生，從而提高了所述鍍膜件10的耐腐蝕性能。同時(shí)，由于防腐蝕層13中存在硬度較高的SiN相，使得該防腐蝕層13的顯微硬度可達(dá)20GPa以上，提高了該防腐蝕層13的耐磨性。另外，所述的防腐蝕層13的膜系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相較于四組分或四組分以上的復(fù)雜膜系，該防腐蝕層13更加容易制備，易于精確控制其微觀晶格結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品良率高，還可降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種鍍膜件，其包括鋁合金基體及形成于鋁合金基體上的防腐蝕層，其特征在于 該防腐蝕層為一氮化鈦硅的復(fù)合膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述氮化鈦硅的復(fù)合膜層中Ti的原子百分含量為 30-40at. %，Si 為 30_40at. %，N 為 20_40at. %。
3.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述氮化鈦硅的復(fù)合膜層中含有Si、Ti 的納米晶及N原子，該N原子嵌入在Si、Ti納米晶的晶格之中，形成間隙型固溶體。
4.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述防腐蝕層的厚度為200-400nm。
5.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述鍍膜件還包括一設(shè)置于鋁合金基體與防腐蝕層之間的過(guò)渡層，該過(guò)渡層為一金屬鈦層。
6.一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供一鋁合金基體；采用真空濺鍍法在該鋁合金基體上濺鍍防腐蝕層，該防腐蝕層為氮化鈦硅的復(fù)合膜層；濺鍍?cè)摲栏g層以鈦硅復(fù)合靶為靶材，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于濺鍍所述防腐蝕層采用中頻磁控濺射鍍膜法，鈦硅復(fù)合靶的電源功率為5-7KW，氮?dú)獾牧髁繛?0-80sCCm，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為150-200sCCm，對(duì)鋁合金基體設(shè)置-150 -500V的偏壓，濺鍍溫度為 20-120°C，濺鍍時(shí)間為20-40分鐘。
8.如權(quán)利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括在濺鍍防腐蝕層前于鋁合金基體表面濺鍍金屬鈦的過(guò)渡層的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括在濺鍍過(guò)渡層前對(duì)鋁合金基體進(jìn)行超聲波清洗及等離子清洗的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍍膜件及其制備方法。該鍍膜件包括鋁合金基體及形成于鋁合金基體表面的防腐蝕層，該防腐蝕層為一氮化鈦硅的復(fù)合膜層。一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供一鋁合金基體；采用真空濺鍍法在該鋁合金基體上濺鍍防腐蝕層，該防腐蝕層為氮化鈦硅的復(fù)合膜層；濺鍍?cè)摲栏g層以鈦硅復(fù)合靶為靶材，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體。所述的鍍膜件具有良好的耐腐蝕性能、高硬度及良好的耐磨性能。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102560342SQ20101060226
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者張新倍, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士, 馬楠 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