專利名稱：鋁或鋁合金的表面處理方法及由鋁或鋁合金制得的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及一種鋁或鋁合金的表面處理方法及由鋁或鋁合金制得的殼體。
背景技術(shù)：
鋁或鋁合金目前被廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車及微電子等工業(yè)領(lǐng)域。但鋁或鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)電極電位很低，耐腐蝕差，暴露于自然環(huán)境中會引起表面快速腐蝕。提高鋁或鋁合金耐腐蝕性的方法通常是在其表面形成保護性的涂層。傳統(tǒng)的陽極氧化、電沉積、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)及電鍍等鋁或鋁合金的表面處理方法存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜、效率低、環(huán)境污染嚴重等缺點。真空鍍膜(PVD)為一清潔的成膜技術(shù)。然而，由于鋁或鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)電極電位很低，且PVD涂層本身不可避免的會存在微小的孔隙，因此形成于鋁或鋁合金表面的PVD涂層容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致該PVD涂層的耐腐蝕性能降低，對鋁或鋁合金的耐腐蝕能力的提高有限。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，有必要提供一種可有效提高鋁或鋁合金的耐腐蝕性能的表面處理方法。另外，還有必要提供一種由上述鋁或鋁合金制得的殼體。一種鋁或鋁合金的表面處理方法，其包括如下步驟提供一鋁或鋁合金基體；于該鋁或鋁合金基體的表面注入氮離子、氧離子、硼離子及氮氧雙離子中的一種或者任意兩種的組合離子，形成一離子注入膜；于該離子注入膜上沉積一磁控濺射膜。一種由所述鋁或鋁合金制得的殼體，該殼體包括一鋁或鋁合金基體、依次形成于鋁或鋁合金基體上的一離子注入膜及一磁控濺射膜。所述離子注入膜中主要含有A1N、A1203 及AlB n過飽和相化合物中的一種或任意兩種的組合。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明鋁或鋁合金的表面處理方法在鋁或鋁合金基體上先形成一離子注入膜，再于該離子注入膜上形成一磁控濺射膜。該離子注入膜與磁控濺射膜組成的復(fù)合膜層顯著地提高了該鋁或鋁合金基體的耐腐蝕性，且該制作工藝簡單、幾乎無環(huán)境污染。


圖1是本發(fā)明較佳實施方式鋁或鋁合金表面處理方法的流程圖；圖2是本發(fā)明較佳實施方式殼體的剖視示意圖。主要元件符號說明殼體10鋁或鋁合金基體11
離子注入膜 Π磁控濺射膜1具體實施例方式請同時參閱圖1與圖2，本發(fā)明一較佳實施例的鋁或鋁合金的表面處理方法包括如下步驟

SlOl 提供一鋁或鋁合金基體11。該鋁或鋁合金基體11可以通過沖壓成型得到。S102 對該鋁或鋁合金基體11進行前處理。該前處理包括對鋁或鋁合金基體11進行拋光處理，以去除該鋁或鋁合金基體11表面的氧化膜。 拋光后該鋁或鋁合金基體11的表面粗糙度Rz < 1. 2 μ m。將拋光處理后的鋁或鋁合金基體11依次置于去離子水及純度大于99. 9%的丙酮中進行超聲波清洗，以去除表面的油污。清洗后將該鋁或鋁合金基體11干燥備用。S103 采用離子注入工藝，于該鋁或鋁合金基體11表面注入離子，形成一離子注入膜13。所述的離子注入過程是采用一離子注入機(圖未示)，將鋁或鋁合金基體11置于該離子注入機的真空室中；離子注入機的離子源將含有所需注入離子的氣體進行電離， 并經(jīng)高壓電場加速成具有幾萬甚至幾百萬電子伏特能量的離子束，射入鋁或鋁合金基體 11的表面，與鋁或鋁合金基體11表層中及其表面的原子或分子發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，最終于該鋁或鋁合金基體11的表面沉積形成一新的膜層。本實施例中，于該鋁或鋁合金基體11表面注入的離子為氮離子、氧離子、硼離子及氮氧雙離子中的任一種或者任意兩種的組合，優(yōu)選為氮離子。所述注入的離子與鋁或鋁合金基體11表面的原子或分子發(fā)生一系列的物理、化學(xué)作用后，得到一主要含A1N、A1203及 AlBn過飽和相化合物中的一種或任意兩種的組合的離子注入膜13。所述離子注入膜13的形成一方面填充了鋁或鋁合金基體11表面的孔洞，從而提高了所述鋁或鋁合金基體11表面的致密性；另一方面，該離子注入膜13為一呈均相體系的非晶態(tài)層，其具有各向同性、表面無晶界、無錯位與無偏析的特點，因而使具有該離子注入膜13的鋁或鋁合金基體11在腐蝕性介質(zhì)中不易形成腐蝕微電池及發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而顯著提高了鋁或鋁合金基體11的耐腐蝕性。此外，該離子注入膜13的形成還有利于提高鋁或鋁合金基體11與后續(xù)膜層的結(jié)合力。本實施例中注入所述氮離子的參數(shù)為真空度為lX10_4Pa，氮氣的純度為 99. 99 %，離子源電壓為30 100kV，工作氣壓為0. 1 0. 5Pa，離子流束流強度為1 5mA。 注入該鋁或鋁合金基體11表面的氮離子的劑量在1 X 1016ions/cm2 (離子數(shù)/平方厘米)到 lX1018ions/cm2 之間。注入所述氧離子的參數(shù)為真空度為lX10_4Pa，氧氣純度為99. 99%，離子源電壓為30 100kV，工作氣壓為0. 1 0. 5Pa,離子流束流強度為1 5mA，注入該鋁或鋁合金基體11表面的氧離子的劑量在lX1016ions/cm2到lX1018ions/cm2之間。注入所述硼離子的參數(shù)為真空度為lX10_4Pa，氣源為純度為99. 99%的乙硼烷 (B2H6)，離子源電壓為30 100kV，工作氣壓為0. 1 0. 5Pa，離子流束流強度為1 5mA，注入該鋁或鋁合金基體11表面的氧離子的劑量在lX1016ions/cm2到lX1018ions/cm2之間。注入所述氮氧雙離子的參數(shù)為真空度為lX10_4Pa，同時通入純度均為99. 99% 的氮氣和氧氣，離子源電壓為30 100kV，工作氣壓為0. 1 0. 5Pa,離子流束流強度為 1 5mA，注入該鋁或鋁合金基體11表面的氧離子、氮離子的劑量均在lX1016ions/cm2到 lX1018ions/cm2 之間。在上述離子注入過程中，保持離子注入機的真空室的溫度為室溫狀態(tài)，在達到所需的離子注入劑量后，再將鋁或鋁合金基體11于真空室內(nèi)放置30min，然后取出即可。S104 于該離子注入膜13上形成一磁控濺射膜15。所述磁控濺射膜15為一 AlON層。形成該磁控濺射膜15的具體操作方法及工藝參數(shù)為將形成有離子注入膜13的鋁或鋁合金基體11置于一磁控濺射鍍膜機(圖未示)的腔體內(nèi)，抽真空該腔體至真空度為 8. OXlO-3 5. OXlO^2Pa,于基體11上施加-50 -200V的偏壓，加熱該腔體至50 150， 通入流量為100 250sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)的氬氣、流量為5 60sccm的氮氣及 5 40sCCm的氧氣，開啟一鋁靶的電源，沉積該磁控濺射膜15。沉積該磁控濺射膜15的時間為20 60min。其中，氬氣及氮氣的純度均為99. 999%，氧氣的純度為99. 99%。關(guān)閉偏壓及鋁靶電流，停止通入氬氣、氮氣及氧氣，待所述磁控濺射膜15冷卻后， 向真空室內(nèi)通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的鋁或鋁合金基體11。可以理解，上述鋁或鋁合金基體11表面處理方法還可包括在形成離子注入膜13 前，在磁控濺射鍍膜機內(nèi)對鋁或鋁合金基體11進行等離子體清洗的步驟。請參閱圖2，一種由經(jīng)上述表面處理后的鋁或鋁合金基體11制得的殼體10包括一鋁或鋁合金基體11、依次形成于鋁或鋁合金基體11上的一離子注入膜13及一磁控濺射膜 15。所述離子注入膜13中主要含有A1N、A1203及AlB n過飽和相化合物中的一種或任意兩種的組合。 所述磁控濺射膜15可為一 AlON層、CrON層或其他濺射涂層。該磁控濺射膜15的厚度可為1 2. 7 μ m。本發(fā)明較佳實施方式鋁或鋁合金的表面處理方法，在鋁或鋁合金基體11上先形成一離子注入膜13，再于該離子注入膜13上形成一磁控濺射膜15。該離子注入膜13的形成顯著地提高了所述磁控濺射膜15的耐腐蝕性能，從而對所述殼體10起到了較好的抗腐蝕性保護。
權(quán)利要求
1.一種鋁或鋁合金的表面處理方法，其包括如下步驟 提供一鋁或鋁合金基體；于該鋁或鋁合金基體的表面注入氮離子、氧離子、硼離子及氮氧雙離子中的一種或者任意兩種的組合離子，形成一離子注入膜； 于該離子注入膜上沉積一磁控濺射膜。
2.如權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于形成所述離子注入膜在一離子注入機中進行，抽真空該離子注入機的真空室至真空度為1 X IO-4Pa,設(shè)置離子源電壓為30 100kV、離子流束流強度為1 5mA，控制離子注入劑量為1 X 1016ions/cm2 lX1018ionS/2cm ο
3.如權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于所述磁控濺射膜為一AlON層或一 CrON 層。
4.如權(quán)利要求3所述的表面處理方法，其特征在于沉積所述磁控濺射膜采用鋁靶為靶材，于基體上施加-50 -200V的偏壓，通入流量為100 250sccm的氬氣、流量為5 60sccm的氮氣及流量為5 40SCCm的氧氣，沉積溫度為50 150°C，沉積時間為20 60mino
5.如權(quán)利要求1所述的表面處理方法，其特征在于該表面處理方法還包括在進行離子注入前對所述鋁或鋁合金基體進行前處理的步驟，所述前處理包括拋光及超聲波清洗。
6.一種由鋁或鋁合金制得的殼體，該殼體包括一鋁或鋁合金基體及一磁控濺射膜，其特征在于該殼體還包括一形成于鋁或鋁合金基體與磁控濺射膜之間的離子注入膜，所述離子注入膜中主要含有A1N、Al2O3及AlB n過飽和相化合物中的一種或任意兩種的組合。
7.如權(quán)利要求6所述的殼體，其特征在于所述磁控濺射膜為一AlON層，其厚度為1 2. 7 μ m0
8.如權(quán)利要求6所述的殼體，其特征在于所述磁控濺射膜為一CrON層。
全文摘要
一種鋁或鋁合金基體的表面處理方法，先于該鋁或鋁合金基體的表面注入氮離子、氧離子、硼離子及氮氧雙離子中的一種或者任意兩種的組合離子，形成一離子注入膜；再于該離子注入膜上沉積一磁控濺射膜。該離子注入膜與磁控濺射膜組成的復(fù)合膜層提高了該鋁或鋁合金基體的耐腐蝕性，且其制作工藝簡單、幾乎無環(huán)境污染。本發(fā)明還提供了由上述鋁或鋁合金制得的殼體。
文檔編號C23C28/04GK102373472SQ20101027310
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者張新倍, 胡智杰, 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