專利名稱：鎂合金表面處理方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用來提高鎂合金的硬度、耐磨性及抗腐蝕性的表面處理方法及由此方法所制得的鎂合金制品。
技術(shù)背景鎂合金具有質(zhì)輕、常溫機(jī)械性佳、電磁屏蔽性及抗震性能佳等優(yōu)點(diǎn)，近年來引起工業(yè)界及學(xué)術(shù)界極大的關(guān)注，特別是在需要減輕重量的應(yīng)用領(lǐng)域，如筆記型電腦外殼及手機(jī)外殼等，不過鎂合金雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但也面臨著硬度、耐磨性及抗腐蝕性不佳的缺點(diǎn)，從而使鎂合金的應(yīng)用受到限制。
由于存在上述缺點(diǎn)，用鎂合金制成的零組件常需要通過表面處理或表面改質(zhì)來改善其硬度及耐磨性，業(yè)界多選擇在其外表面鍍上一薄膜的方法，因?yàn)檫@種方法對(duì)于工件的尺寸不會(huì)有太大影響。
氮化鈦(TiN)是現(xiàn)今極為普遍使用的一種薄膜材料，其以極優(yōu)異的耐磨性、高強(qiáng)度、抗腐蝕性及良好的熱傳導(dǎo)性而著稱，并被廣泛使用于刀具及模具中。所以，如果將氮化鈦薄膜應(yīng)用于鎂合金上，將克服鎂合金的缺點(diǎn)，從而使鎂合金獲得更為廣泛的使用。
雖然氮化鈦薄膜的使用可克服鎂合金的缺點(diǎn)，但是，二者的附著性并不是很好，如果直接將氮化鈦薄膜附著在鎂合金表面，在受外力作用時(shí)，氮化鈦薄膜很容易從鎂合金表面脫落，達(dá)不到使用的效果。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種將氮化鈦穩(wěn)固地鍍?cè)阪V合金件表面，用來提高鎂合金的硬度、耐磨性及抗腐蝕性的表面處理方法及由此方法所制得的鎂合金制品。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明鎂合金表面處理方法及其制品主要是在一鎂合金件表面先鍍上一鈦薄膜中間層，然后再將氮化鈦鍍?cè)谠撯伇∧ど希瑥亩鴮⒌伔€(wěn)固地鍍?cè)阪V合金表面上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用中間的鈦薄膜將氮化鈦穩(wěn)固地鍍?cè)阪V合金件表面上，使所得的鎂合金制品具有鎂合金及氮化鈦的特性。

圖1是本發(fā)明鎂合金表面處理方法的濺鍍流程圖。
圖2是本發(fā)明鎂合金表面處理方法中鎂合金件前處理流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本發(fā)明鎂合金表面處理方法是利用中間的鈦薄膜將氮化鈦穩(wěn)固地鍍?cè)阪V合金件表面，其包括以下步驟步驟一、準(zhǔn)備設(shè)備及材料本發(fā)明至少需要一磁控直流濺鍍機(jī)、一鎂合金件及一鈦金屬靶材。該濺鍍機(jī)包括一真空系統(tǒng)、一濺鍍室、一磁控系統(tǒng)、一氣體輸入系統(tǒng)及一冷卻系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)是用來調(diào)控濺鍍室內(nèi)的氣壓，該濺鍍室包括一裝載臺(tái)、一預(yù)濺鍍擋板、一陰極及一磁控盤。該磁控系統(tǒng)是通過一永磁鐵設(shè)在磁控盤內(nèi)形成，該永磁鐵在磁控盤附近形成一磁場(chǎng)以增加該磁場(chǎng)內(nèi)粒子間的碰撞機(jī)會(huì)。該氣體輸入系統(tǒng)包括一質(zhì)流控制器，用來控制輸入氣體的流量。該冷卻系統(tǒng)用來冷卻靶材及磁控盤，以避免兩者因?yàn)闇囟冗^高而損壞。
步驟二、對(duì)鎂合鎂合金件進(jìn)行表面前處理鎂合金件的表面前處理是薄膜沉積制程中最為基本的步驟，其主要目的是為了去除鎂合金件表面所附著的油脂、廢料及有機(jī)物等雜物，以提高鍍膜時(shí)的附著力，減少膜的針孔現(xiàn)象。
本發(fā)明鎂合金表面處理方法之鎂合金件的表面前處理包括以下步驟脫酯洗凈→水洗-→酸洗→水洗→干燥。
首先對(duì)鎂合金件進(jìn)行預(yù)脫酯洗凈，用強(qiáng)蝕性酸溶劑去除鎂合金件表面的油漬污染物，大面積破壞油漬與鎂合金件的鍵接，然后對(duì)鎂合金件進(jìn)行主脫酯洗凈，用緩和性溶液去除鎂合金件表面的油漬污染，但不得損傷鎂合金件表面本身。接下來進(jìn)行水洗，以將鎂合金件表面殘留的脫酯溶劑及污染徹底洗掉。然后進(jìn)一步用酸溶液洗滌鎂合金件，來調(diào)整鎂合金件表面的活化性，中和表面殘留溶液性質(zhì)。接著再進(jìn)行水洗，將該鎂合金件表面殘留的酸液與污染物洗掉。最后干燥鎂合金件，等待后續(xù)工序的進(jìn)行。
步驟三、在鎂合金件表面鍍一鈦薄膜在磁控直流濺鍍機(jī)內(nèi)，將鈦靶材裝設(shè)在磁控盤上方，將鎂合金件裝設(shè)在濺鍍室內(nèi)的裝載臺(tái)上，并保持鈦靶材與鎂合金件間的距離為15～50cm，并用預(yù)濺鍍擋板將鈦靶材與鎂合金件隔開。啟動(dòng)真空系統(tǒng)，將濺鍍室內(nèi)的氣壓抽到3×10-5～8×10-5Torr的真空度，加熱鎂合金件，使鎂合金件的溫度保持在300℃左右，通過氣體輸入系統(tǒng)輸入純度為99.999％的氬氣，并通過質(zhì)流控制器控制氬氣的流量為4～7.5s.c.c.m，以保持濺鍍室內(nèi)具有2×10-3～5×10-3Torr的真空度，接著為濺鍍機(jī)的陰極加上一350～550V電壓，使鈦靶材與鎂合金件間形成一高壓電場(chǎng)，另外，由于磁控系統(tǒng)的作用，鈦靶材表面附近形成一磁場(chǎng)。位于鈦靶材與鎂合金間的氬氣體中的游離電子在電場(chǎng)作用下與氬氣體的分子及原子碰撞，并使該等分子及原子產(chǎn)生解離、離子化及激發(fā)等反應(yīng)。解離后產(chǎn)生的電子又被電場(chǎng)加速，進(jìn)一步引發(fā)其它分子及原子的離子化過程，從而產(chǎn)生更多的離子及電子，如此連鎖反應(yīng)將產(chǎn)生大量的離子及電子，這些離子及電子經(jīng)電場(chǎng)加速后而獲得高能量，并撞向鈦靶材，而將鈦靶材表面的原子敲擊出來并向外濺射，而且，由于靶材表面附近具有磁場(chǎng)，進(jìn)入磁場(chǎng)內(nèi)的離子及電子在電場(chǎng)及磁場(chǎng)共同作用下作螺旋狀運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)一步增加此區(qū)域內(nèi)的氬氣分子因碰撞而離子化的機(jī)會(huì)，從而使更多的離子撞擊鈦靶材并濺射出更多的鈦原子。此時(shí)，由于鎂合金件與鈦靶材間設(shè)有擋板，從靶材濺射出來的鈦原子并不能到達(dá)鎂合金件表面，這時(shí)，如果鈦靶材表面含有雜物，則通過上述過程以可把這些雜物去除，也就是對(duì)鈦靶材進(jìn)行預(yù)濺鍍。在對(duì)鍍鈦靶材預(yù)濺鍍30分鐘后移開擋板，這時(shí)，從鈦靶材表面濺射出來的鈦原子將傳遞到鎂合金件表面，這些鈦原子到達(dá)鎂合金件表面后，由于本身具有較高的動(dòng)能，將轟擊鎂合金件表面，并進(jìn)一步去除經(jīng)表面前處理后仍殘留在鎂合金件表面的雜物和加熱鎂合金件，從而提高鎂合金件表面的附著性。上述鈦原子在轟擊鎂合金件的同時(shí)又可為鎂合金件吸收而沉積到鎂合金件表面，從而形成一鈦薄膜，此過程便是鎂合金件的濺鍍，濺鍍60分鐘后，鎂合金件表面將形成一厚度為0.2～0.5μm的鈦薄膜。
步驟四、在鎂合金件表面形成一層氮化鈦薄膜在鎂合金件表面鍍上鈦薄膜後，使氣體輸入系統(tǒng)同時(shí)輸入純度為99.999％的氬氣和氮?dú)猓铱刂茪鍤馀c氮?dú)獾牧髁糠謩e為1～2s.c.c.m和3～6s.c.c.m，并保持濺鍍室內(nèi)具有1×10-3～3×10-3Torr的真空度。鈦靶材表面的原子由于繼續(xù)受轟擊而向外濺射，濺射出來的鈦原子與氮?dú)饨佑|而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氮化鈦并沉積到鎂合金件的鈦薄膜上，從而在鈦薄膜上形成一氮化鈦薄膜，當(dāng)濺鍍2小時(shí)后停止濺鍍，鎂合金件將在鈦鍍膜的基礎(chǔ)上形成一厚度為1～3μm的氮化鈦薄膜，冷卻后即可取出該鎂合金件。上述濺鍍過程中，冷卻系統(tǒng)在濺鍍機(jī)工作時(shí)可帶走磁控盤內(nèi)永磁鐵及鈦靶材多余的熱量，不致由于系統(tǒng)溫度過高而損壞。
通過上述方法所形成的鎂合金制品不僅具有質(zhì)輕、常溫機(jī)械性佳、電磁屏蔽性及抗震性能佳等鎂合金的特性，而且具有極優(yōu)異的耐磨性、高強(qiáng)度、抗腐蝕性及良好的熱傳導(dǎo)性等氮化鈦的特性，另外，氮化鈦呈金黃色，通過控制氮化鈦薄膜的厚度，可使鎂合金制品表面呈現(xiàn)由淺至深不同金黃色澤的外觀。
本發(fā)明在鍍鈦之前，也可先通過氬離子清洗鎂合金件表面，因經(jīng)此過程后，可使鎂合金件表面產(chǎn)生附著力更好的鍍膜。
另外，由于濺鍍可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)極佳的沉積效率、大尺寸的沉積厚度控制、精確的成分控制及較低的制造成本，所以，上述本發(fā)明的較佳實(shí)施例中采用濺鍍方法來鍍鈦及氮化鈦。但是，如果其它鍍膜方法可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同效果時(shí)，也可采用其它鍍膜方法，如電漿離子鍍膜法或電弧蒸鍍法。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面處理方法，用來將氮化鈦穩(wěn)固地鍍?cè)谝绘V合金件表面，其包括以下步驟在鎂合金件表面鍍一鈦金屬薄膜；在鈦薄膜上形成一氮化鈦薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于所述鎂合金表面處理方法還包括一表面前處理步驟，即在鍍鈦之前先對(duì)鎂合金件進(jìn)行表面脫脂、酸洗及水洗等處理過程。
3.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于所述鎂合金表面處理方法是在一腔室內(nèi)進(jìn)行的，該腔室內(nèi)放有鎂合金件及鈦靶材，該鈦靶材與鎂合金件間具有350～550V的電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于鍍鈦時(shí)，在腔室內(nèi)輸入氬氣，位于鎂合金件和鈦靶材間的氬氣在電場(chǎng)的作用下電離，產(chǎn)生的氬離子轟擊鈦靶材而濺射出鈦原子，鈦原子傳送并沉積到鎂合金件表面從而形成該鈦薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于在鈦薄膜形成后，在腔室內(nèi)同時(shí)輸入氬氣與氮?dú)?，鈦靶材仍受氬氣離子轟擊而繼續(xù)濺射出鈦原子，鈦原子和氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成氮化鈦并沉積到鈦薄膜表面，從而形成該氮化鈦薄膜。
6.如權(quán)利要求3所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于鍍鈦前，將腔室內(nèi)的氣壓抽到3×10-5～8×10-5Torr的真空度。
7.如權(quán)利要求6所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于鍍鈦時(shí)，輸入的氬氣流量為4～7.5s.c.c.m，腔室內(nèi)具有2×10-3～5×10-3Torr的真空度。
8.如權(quán)利要求5所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于鍍氮化鈦時(shí)，輸入的氬氣流量為1～2s.c.c.m與氮?dú)饬髁繛?～6s.c.c.m，腔室內(nèi)具有1×10-3～3×10-3Torr的真空度。
9.如權(quán)利要求3所述的鎂合金表面處理方法，其特征在于該腔室為一濺鍍機(jī)的濺度室。
10.一種通過權(quán)利要求1所述的鎂合金表面處理方法制得的鎂合金制品，包括一鎂合金層；一氮化鈦層；一位于鎂合金層與氮化鈦層間的鈦金屬層。
全文摘要
一種鎂合金表面處理方法及其制品，主要是在一鎂合金件表面先鍍上一鈦薄膜中間層，然后通過該鈦薄膜中間層將氮化鈦穩(wěn)固地鍍?cè)阪V合金表面上，而使所得的鎂合金制品具有鎂合金及氮化鈦的特性。
文檔編號(hào)C23C14/06GK1712553SQ20041002775
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者顏士杰 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