專利名稱：用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金表面技術(shù)，特別是涉及一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法。
背景技術(shù)：
鋁合金材料由于其比重小、耐久性好以及容易加工等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種儀器設(shè)備中。在某些特殊的微波毫米波集成電路組合模塊中，腔體要求必須使用比重較輕的鋁合金材料，并且根據(jù)圖紙要求，在其上不同位置進(jìn)行有選擇性的粘接或焊接元器件。在鋁合金腔體上某些需要粘接或焊接器件的位置，對(duì)表面導(dǎo)電性能要求較高，以滿足該模塊對(duì)于微波信號(hào)的電性能要求，而表面其它部位則要求有較強(qiáng)的抗蝕防護(hù)能力，能夠滿足三防標(biāo)準(zhǔn)GJB150要求。鋁合金表面在自然條件下或經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后會(huì)形成一層致密的氧化膜，致使鋁合金表面的導(dǎo)電性能變差，而在鋁合金表面沉積一層高電導(dǎo)率的金或銀材料，可大幅提高鋁合金表面的導(dǎo)電性能。在鋁合金腔體表面整體電鍍金或整體電鍍銀工藝，雖然滿足了需要粘接或焊接元器件位置的電性能需求，但整體鍍金/銀的成本非常高，而且鋁合金其余部位表面經(jīng)過(guò)鍍涂后的抗腐蝕能力卻出現(xiàn)較大幅度的降低，達(dá)不到三防標(biāo)準(zhǔn)GJB150要求。在鋁合金零件表面整體鍍金或鍍銀后，還需要再在鍍層表面加涂有機(jī)涂層來(lái)提高防護(hù)性能。但加涂的有機(jī)涂層的附著力較差，而且有機(jī)涂層會(huì)帶來(lái)尺寸公差不易保證、導(dǎo)電性及可維修性差等其它問(wèn)題，無(wú)法滿足所有情況下的應(yīng)用要求。與本發(fā)明最相近的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案為局部電鍍涂覆技術(shù)，即采用阻鍍材料(光刻膠、油墨等)對(duì)鋁合金腔體不需要涂覆的部位進(jìn)行涂覆保護(hù)，等阻鍍材料干燥后，將腔體浸入鍍液中再進(jìn)行電鍍金或電鍍銀，電鍍完成后將阻鍍材料去除。該工藝過(guò)程在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)鍍涂部位的良好電性能和非鍍涂部位保留原有的抗腐蝕能力。

但該技術(shù)存在以下缺點(diǎn):一、現(xiàn)有局部電鍍涂覆技術(shù)需要將鋁合金腔體整體浸入鍍液中，這樣會(huì)很難實(shí)現(xiàn)對(duì)不需要電鍍涂覆部位高阻鍍防護(hù)，使得操作過(guò)程中的一致性較差，精度控制難度大，容易造成其邊緣不均勻。二、在鋁合金腔體阻鍍防護(hù)的邊界容易出現(xiàn)滲鍍的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生起皮現(xiàn)象，且抗蝕性下降，存在質(zhì)量隱患。三、現(xiàn)有技術(shù)中大量使用的負(fù)性光刻膠、油墨等阻鍍材料，大都含有毒物質(zhì)，影響操作人員的身體健康和電鍍液的長(zhǎng)期有效使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其采用鋁合金掩膜殼對(duì)鋁合金腔體不需要涂覆的部位進(jìn)行掩膜保護(hù)。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，其包括以下步驟:S1、加工鋁合金腔體和鋁合金掩膜殼；
S2、清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼；S3、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合；S4、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜；S5、拆卸所述鋁合金掩膜殼，得到具有選擇性沉積多層金屬薄膜的所述鋁合金腔體。優(yōu)選地，所述鋁合金腔體包括涂覆區(qū)域、非涂覆區(qū)域，而且所述鋁合金腔體上端面至少開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的螺釘孔；所述鋁合金掩膜殼包括掩膜區(qū)域、通腔區(qū)域，而且所述鋁合金掩膜殼上端面至少開(kāi)有兩個(gè)與所述鋁合金腔體螺釘孔位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)的通孔；所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中；所述鋁合金掩膜殼的通腔區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸與所述鋁合金腔體的涂覆區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選地,所述招合金腔體的材料為Al -Mg - Si合金或Al -Si合金或Al -Mg合金，所述鋁合金掩膜殼的材料為Al-Mg- Si合金或Al - Si合金或Al - Mg合金。優(yōu)選地，所述步驟S2清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼的具體步驟為:先依次使用除油劑和去離子水超聲波清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼，然后脫水干燥。優(yōu)選地，所述步驟S3將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合的具體步驟為:先將所述鋁合金掩膜殼垂直向下放置到所述鋁合金腔體上端面，使所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中，然后使用螺釘將所述鋁合金掩膜殼和所述鋁合金腔體緊固成一體。

優(yōu)選地，所述步驟S4將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜的方式為濺射鍍膜方式或電子束蒸發(fā)方式。優(yōu)選地，所述多層金屬薄膜的材料為:TiW/Au薄膜或TiW/Ag薄膜或Ni/Au薄膜或Ni/Ag薄膜。優(yōu)選地，所述多層金屬薄膜材料的厚度為0.5 ii m至1.5 ii m。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明能夠在鋁合金表面精確地選擇性制備功能涂層，不但能保證膜層的性能質(zhì)量、一致性和良好的電傳導(dǎo)性能，對(duì)不需進(jìn)行涂覆的部位進(jìn)行有效保護(hù)，較好地保留原有材料的抗蝕能力等性能，而且能在很大程度上替代局部鍍涂工藝，避免滲鍍現(xiàn)象的發(fā)生，減少阻鍍材料的使用，降低化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境以及操作人員身體健康的危害。


圖1為本發(fā)明提供的一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法的流程圖。圖2a至圖2e為依照本發(fā)明實(shí)施例用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法的流程圖，該方法包括以下步驟:步驟101:加工鋁合金腔體和鋁合金掩膜殼；步驟102:清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼；步驟103:將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合；步驟104:將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜；步驟105:拆卸所述鋁合金掩膜殼，得到具有選擇性沉積多層金屬薄膜的所述鋁合金腔體。所述鋁合金腔體包括涂覆區(qū)域、非涂覆區(qū)域，而且所述鋁合金腔體上端面至少開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的螺釘孔。所述鋁合金掩膜殼包括掩膜區(qū)域、通腔區(qū)域，而且所述鋁合金掩膜殼上端面至少開(kāi)有兩個(gè)與所述鋁合金腔體螺釘孔位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)的通孔。所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中。所述鋁合金掩膜殼通腔區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸與所述鋁合金腔體涂覆區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)，尺寸公差控制在±0.015mm范圍以內(nèi)。所述招合金腔體的材料為Al-Mg- Si合金或Al - Si合金或Al - Mg合金,所述招合金掩膜殼的材料為Al-Mg- Si合金或Al - Si合金或Al - Mg合金。上述步驟102清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼的具體步驟為:先依次使用除油劑和去離子水超聲波清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼，然后脫水干燥。上述步驟103將所述鋁合金腔體和所述 鋁合金掩膜殼組合的具體步驟為:先將所述鋁合金掩膜殼垂直向下放置到所述鋁合金腔體上端面，使所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中，然后使用螺釘將所述鋁合金掩膜殼和所述鋁合金腔體緊固成一體。將所述鋁合金掩膜殼作為所述鋁合金腔體的掩膜夾具，對(duì)所述鋁合金腔體內(nèi)的功能涂層部位實(shí)現(xiàn)金屬薄膜沉積，對(duì)不需要功能涂層的部位進(jìn)行掩膜保護(hù)。上述步驟104將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜的方式為濺射鍍膜方式或電子束蒸發(fā)方式，所述多層金屬薄膜材料為:TiW/Au薄膜或TiW/Ag薄膜或Ni/Au薄膜或Ni/Ag薄膜,所述多層金屬薄膜材料的厚度為0.5 y m至1.5 y m?；趫D1所述的本發(fā)明的一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法流程圖，以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例中，采用濺射金屬薄膜的方法實(shí)現(xiàn)鋁合金表面選擇性功能涂層制備，下面結(jié)合具體的工藝示意圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝方法和步驟。步驟一 JfAl -Mg-Si系中的6061型號(hào)鋁合金材料精細(xì)加工出特定形狀的鋁合金腔體10 (圖2a所示)和鋁合金掩膜殼60 (圖2b所示)。鋁合金腔體10包括涂覆區(qū)域30、非涂覆區(qū)域20，而且鋁合金腔體10上端面至少開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的螺釘孔40。鋁合金掩膜殼60包括掩膜區(qū)域70、通腔區(qū)域80，而且鋁合金掩膜殼60上端面至少開(kāi)有兩個(gè)與鋁合金腔體10上的螺釘孔40位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)的通孔90。鋁合金腔體10完全嵌入于鋁合金掩膜殼60中。鋁合金掩膜殼60中通腔區(qū)域80的位置尺寸和外形尺寸與鋁合金腔體10涂覆區(qū)域30的位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)，尺寸公差控制在±0.015mm范圍以內(nèi)。步驟二:將加工好的鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60分別進(jìn)行清洗，清洗步驟包括先將鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60在除油液中超聲波清洗五分鐘，然后用去離子水超聲波清洗三分鐘，最后脫水干燥，使得鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60表面清潔無(wú)雜質(zhì)。步驟三:如圖2c所示，將鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60組合，具體步驟為:先將鋁合金掩膜殼60垂直向下放置到鋁合金腔體10上端面，使鋁合金腔體10完全嵌入于鋁合金掩膜殼60中，然后使用螺釘100將鋁合金掩膜殼60和鋁合金腔體10緊固成一體。使用鋁合金掩膜殼60作為鋁合金腔體10的掩膜夾具，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金腔體10內(nèi)的涂覆區(qū)域30有選擇性地沉積金屬薄膜，對(duì)非涂覆區(qū)域20通過(guò)鋁合金掩膜殼60進(jìn)行掩膜保護(hù)。步驟四:如圖2d所示，將鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60組合固定成為一體的零件放入磁控濺射爐中，鋁合金掩膜殼60位于組合體上部，抽真空，在鋁合金腔體10的涂覆區(qū)域30、鋁合金掩膜殼60的掩膜區(qū)域70和螺釘100上濺射沉積厚度為I U m的TiW/Ag多層金屬薄膜50。步驟五:如圖2e所示，濺射完TiW/Ag多層金屬薄膜50后，把鋁合金腔體10和鋁合金掩膜殼60組合固定成 為一體的零件從濺射爐中取出，取下螺釘100，拆卸鋁合金掩膜殼60，得到最終所需的涂覆區(qū)域30上具有TiW/Ag多層金屬薄膜50的鋁合金腔體10。本發(fā)明能夠在鋁合金表面精確地選擇性制備功能涂層，不但能保證膜層的性能質(zhì)量、一致性和良好的電傳導(dǎo)性能，對(duì)不需進(jìn)行涂覆的部位進(jìn)行有效保護(hù)，較好地保留原有材料的抗蝕能力等性能，而且能在很大程度上替代局部鍍涂工藝，避免滲鍍現(xiàn)象的發(fā)生，減少阻鍍材料的使用，降低化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境以及操作人員身體健康的危害。上述實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定，凡在本發(fā)明的范圍內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，其包括以下步驟: 51、加工鋁合金腔體和鋁合金掩膜殼； 52、清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼； 53、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合； 54、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜； 55、拆卸所述鋁合金掩膜殼，得到具有選擇性沉積多層金屬薄膜的所述鋁合金腔體。
2.如權(quán)利要求1所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述鋁合金腔體包括涂覆區(qū)域、非涂覆區(qū)域，而且所述鋁合金腔體上端面至少開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的螺釘孔；所述鋁合金掩膜殼包括掩膜區(qū)域、通腔區(qū)域，而且所述鋁合金掩膜殼上端面至少開(kāi)有兩個(gè)與所述鋁合金腔體螺釘孔位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)的通孔；所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中；所述鋁合金掩膜殼的通腔區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸與所述鋁合金腔體的涂覆區(qū)域的位置尺寸和外形尺寸相對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述鋁合金腔體的材料為Al-Mg-Si合金或Al-Si合金或Al-Mg合金，所述鋁合金掩膜殼的材料為Al-Mg-Si合金或Al-Si合金或Al-Mg合金。
4.如權(quán)利要求1所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述步驟S2清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼的具體步驟為:先依次使用除油劑和去離子水超聲波清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼，然后脫水干燥。
5.如權(quán)利要求1所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述步驟S3將所述鋁合金腔體和 所述鋁合金掩膜殼組合的具體步驟為:先將所述鋁合金掩膜殼垂直向下放置到所述鋁合金腔體上端面，使所述鋁合金腔體完全嵌入于所述鋁合金掩膜殼中，然后使用螺釘將所述鋁合金掩膜殼和所述鋁合金腔體緊固成一體。
6.如權(quán)利要求1所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述步驟S4將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜的方式為濺射鍍膜方式或電子束蒸發(fā)方式。
7.如權(quán)利要求6所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述多層金屬薄膜的材料為:TiW/Au薄膜或TiW/Ag薄膜或Ni/Au薄膜或Ni/Ag薄膜。
8.如權(quán)利要求7所述的用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其特征在于，所述多層金屬薄膜材料的厚度為0.5 ii m至1.5 ii m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于鋁合金表面選擇性制備功能涂層的方法，其包括以下步驟S1、加工鋁合金腔體和鋁合金掩膜殼；S2、清洗所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼；S3、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合；S4、將所述鋁合金腔體和所述鋁合金掩膜殼組合體沉積多層金屬薄膜；S5、拆卸所述鋁合金掩膜殼，得到具有選擇性沉積多層金屬薄膜的所述鋁合金腔體。本發(fā)明采用鋁合金掩膜殼對(duì)鋁合金腔體不需要涂覆的部位進(jìn)行掩膜保護(hù)，達(dá)到精確地選擇性制備功能涂層的目的。
文檔編號(hào)C23C14/04GK103243295SQ20131018059
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者路波, 霍建東, 王斌, 張林昆, 曹乾濤, 吳強(qiáng), 趙秉玉 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所