專利名稱：鍍膜件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍍膜件及該鍍膜件的制備方法。
背景技術：
鎂合金具有質量輕、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。然而由于鎂合金的化學活性較高，在空氣中很容易氧化，生成疏松、保護能力差的氧化膜，導致鎂合金在含有電解質的濕氣中，例如海洋表面大氣環(huán)境，表面容易出現(xiàn)嚴重的腐蝕，從而破環(huán)鎂合金制品的外觀，同時導致制品使用壽命縮短。耐鹽霧侵蝕性能是鎂合金耐腐蝕性能的一個重要參數(shù)，為了提高鎂合金的耐鹽霧侵蝕性能，通常需要對鎂合金表面進行表面鍍膜處理。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延緩鹽霧的侵蝕。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種可有效提高鎂合金耐鹽霧侵蝕性能的鍍膜件。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，其包括鎂合金基體、形成于鎂合金基體表面的鎂層、形成于鎂層表面的氮氧化鎂層及形成于氮氧化鎂層表面的氮化鈦層。一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供一鎂合金基體；以鎂靶為靶材，采用磁控濺射法在鎂合金基體表面形成一鎂層；以鎂靶為靶材，以氧氣和氮氣為反應氣體，采用磁控濺射法在該鎂層表面形成一氮氧化鎂層；以鈦靶為靶材，采用磁控濺射法在該氮氧化鎂層表面形成一氮化鈦層。本發(fā)明鍍膜件所鍍膜層逐層過渡良好，膜層與鎂合金基體的附著牢固；所述氮氧化鎂層由比較細小的晶粒組成，晶間間隙比較小，膜層非常致密，可有效延緩鹽霧對鎂合金基體的侵蝕，進一步提高鎂合金基體的抗腐蝕性能；同時所述氮化鈦層具有較高的硬度和耐磨性，可有效避免所述氮氧化鎂層的磨損刮擦，有效提高鍍膜件的使用壽命。


圖I為本發(fā)明一較佳實施例鍍膜件的剖視圖；圖2為本發(fā)明一較佳實施例真空鍍膜機的俯視示意圖。主要元件符號說明鍍膜件10鎂合金基體11
鎂層13氮氧化鎂層15氮化鈦層17真空鍍膜機20鍍膜室21鎂靶23鈦靶24軌跡25真空泵30
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施方式的鍍膜件10包括鎂合金基體11、形成于鎂合金基體11表面的鎂層13、形成于鎂層13表面的氮氧化鎂(MgON)層15及形成于氮氧化鎂層15表面的氮化鈦(TiN)層17。該鎂層13可以磁控濺射的方式形成，其厚度為20 50nm。所述鎂層13可充當打底層的作用，使膜層與鎂合金基體11附著更牢固。該氮氧化鎂層15可以磁控濺射的方式形成,其厚度為200 300nm。該氮氧化鎂層15由細小的納米晶粒組成，晶間間隙比較小，膜層非常致密。該氮氧化鎂層15中鎂的原子百分含量為25 % 40 %，氧的原子百分含量為25 % 40 %，氮的原子百分含量為20 % 35%。該氮化鈦層17可以磁控濺射的方式形成，其厚度可為100 200nm。氮化鈦層17 具有較高的硬度和耐磨性，可有效保護氮氧化鎂層15，使其免受磨損、刮擦。所述氮化鈦層 17也可根據(jù)實際需要替換成其它的具有較高的硬度和耐磨性的膜層。本發(fā)明一較佳實施方式的鍍膜件10的制備方法，其包括以下步驟(a)提供鎂合金基體11。(b)將鎂合金基體11放入無水乙醇中進行超聲波清洗，以去除鎂合金基體11表面的污潰，清洗時間可為5 20min。(c)對經上述處理后的鎂合金基體11的表面進行氬氣等離子體清洗，以進一步去除鎂合金基體11表面的油污，以及改善鎂合金基體11表面與后續(xù)鍍層的結合力。結合參閱圖2，提供一真空鍍膜機20，該真空鍍膜機20包括一鍍膜室21及連接于鍍膜室21的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室21抽真空。該鍍膜室21內設有轉架(未圖示)、相對設置的二鎂靶23及相對設置的二鈦靶24。轉架帶動鎂合金基體11沿圓形的軌跡25公轉， 且鎂合金基體11在沿軌跡25公轉時亦自轉。該等離子體清洗的具體操作及工藝參數(shù)可為如圖2所示，將鎂合金基體11固定于真空鍍膜機20的鍍膜室21的轉架上，將該鍍膜室21抽真空至3X10_3Pa，然后向鍍膜室21內通入流量為500sCCm(標準狀態(tài)毫升/分鐘)的氬氣(純度為99. 999%),并施加-200 -500V的偏壓于鎂合金基體11，對鎂合金基體11表面進行氬氣等離子體清洗，清洗時間為3 IOmin。(d)采用磁控濺射法在經氬氣等離子體清洗后的鎂合金基體11上濺鍍鎂層13。濺鍍該 鎂層13在所述真空鍍膜機20中進行，抽真空使該鍍膜室21的本底真空度為 3X10_3Pa，加熱該鍍膜室21至溫度為80 200°C ;開啟二鎂靶23，設置鎂靶23的功率為 3 10kW，設定施加于鎂合金基體11的偏壓為-100 -300V ;通入工作氣體氬氣，氬氣的流量為100 300sccm，鍍膜時間為10 30min。該鎂層13的厚度為20 50nm。(e)繼續(xù)采用磁控濺射法在所述鎂層13的表面濺鍍氮氧化鎂層15。濺鍍該氮氧化鎂層15時通入氧氣和氮氣為反應氣體，氧氣流量為80 120sccm，氮氣流量為50 SOsccm，其他工藝參數(shù)與沉積所述鎂層13的相同，鍍膜時間為60 90min。該氮氧化鎂層 15的厚度為200 300nm。(f)繼續(xù)采用磁控濺射法在所述氮氧化鎂層15的表面形成氮化鈦層17。關閉二鎂靶23，開啟二鈦靶24，設置鈦靶24的功率為3 10kW，設定施加于鎂合金基體11的偏壓為-100 -300V ;通入氮氣為反應氣體，氮氣流量為50 80sccm，通入工作氣體氬氣，氬氣的流量為100 300sccm，鍍膜時間為30 60min。該氮化鈦層17的厚度為100 200nm。下面通過實施例來對本發(fā)明進行具體說明。實施例I本實施例所使用的真空鍍膜機20為中頻磁控濺射鍍膜機。等離子體清洗氬氣流量為500SCCm，鎂合金基體11的偏壓為-500V，等離子體清洗時間為5min。濺鍍鎂層13 :氬氣流量為lOOsccm，鎂靶23的功率為3kW，鎂合金基體11的偏壓為-100V，鍍膜溫度為80°C，鍍膜時間為IOmin ;該鎂層13的厚度為20nm。濺鍍氮氧化鎂層15 :氧氣流量為80SCCm，氮氣流量為50sCCm，其他工藝參數(shù)與沉積所述鎂層13的相同，鍍膜時間為60min,該氮氧化鎂層15的厚度為200nm。濺鍍氮化鈦層17 :氮氣流量為50SCCm，氬氣流量為lOOsccm，鈦靶24的功率為 3kW，鎂合金基體11的偏壓為-100V，鍍膜時間為30min，該氮化鈦層17的厚度為lOOnm。實施例2本實施例所使用的真空鍍膜機20與實施例I中的相同。等離子體清洗氬氣流量為500SCCm，鎂合金基體11的偏壓為-500V，等離子體清洗時間為5min。濺鍍鎂層13 :氬氣流量為300SCCm，鎂靶23的功率為10kW，鎂合金基體11的偏壓為-300V，鍍膜溫度為200°C，鍍膜時間為30min ;該鎂層13的厚度為50nm。濺鍍氮氧化鎂層15 :氧氣流量為120SCCm，氮氣流量為80SCCm，其他工藝參數(shù)與沉積所述鎂層13的相同，鍍膜時間為90min，該氮氧化鎂層15的厚度為300nm。濺鍍氮化鈦層17 :氮氣流量為80SCCm，氬氣流量為300sCCm，鈦靶24的功率為 10kW，鎂合金基體11的偏壓為-300V，鍍膜時間為60min，該氮化鈦層17的厚度為200nm。鹽霧測試對由本發(fā)明的方法所制備的鍍膜件10進行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。結果發(fā)現(xiàn)，由本發(fā)明實施例1、2的方法所制備的鍍膜件10均在72小時后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。本發(fā)明鍍膜件10在所述鎂合金基體11的表面依次沉積鎂層13、氮氧化鎂層15及氮化鈦層17，所鍍膜層逐層過渡良好，膜層與鎂合金基體11的附著牢固；所述氮氧化鎂層15由比較細小的晶粒組成，晶間間隙比較小，膜層非常致密，可有效延緩鹽霧對鎂合金基體 11的侵蝕，進一步提高鎂合金基體11的抗腐蝕性能；同時所述氮化鈦層17具有較高的硬度和耐磨性，可有效避免所述氮氧化鎂層15的磨損刮擦，有效提高鍍膜件10的使用壽 命。
權利要求
1.一種鍍膜件，其包括鎂合金基體，其特征在于該鍍膜件還包括形成于鎂合金基體表面的鎂層、形成于鎂層表面的氮氧化鎂層及形成于氮氧化鎂層表面的氮化鈦層。
2.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該氮氧化鎂層中鎂的原子百分含量為25% 40%，氧的原子百分含量為25% 40%，氮的原子百分含量為20% 35%。
3.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該鎂層以磁控濺射的方式形成，其厚度為20 50nm。
4.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該氮氧化鎂層以磁控濺射的方式形成，其厚度為200 300nm。
5.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該氮化鈦層以磁控濺射的方式形成，其厚度為100 200nm。
6.一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟 提供一鎂合金基體； 以鎂靶為靶材，采用磁控濺射法在鎂合金基體表面形成一鎂層； 以鎂祀為祀材，以氧氣和氮氣為反應氣體，米用磁控派射法在該鎂層表面形成一氮氧化鎂層； 以鈦靶為靶材，采用磁控濺射法在該氮氧化鎂層表面形成一氮化鈦層。
7.如權利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成鎂層的步驟的具體工藝參數(shù)為鎂靶的功率為3 10kW，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100 300SCCm，鎂合金基體的偏壓為-100 -300V，鍍膜溫度為80 200°C，鍍膜時間為10 30min。
8.如權利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成氮氧化鎂層的步驟的具體工藝參數(shù)為鎂靶的功率為3 10kW，氧氣流量為80 120SCCm，氮氣流量為50 80sccm，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100 300sccm，鎂合金基體的偏壓為-100 -300V，鍍膜溫度為80 200°C，鍍膜時間為60 90min。
9.如權利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成氮化鈦層的步驟的具體工藝參數(shù)為鈦靶的功率為3 10kW，氮氣流量為50 80SCCm，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100 300sccm，鎂合金基體的偏壓為-100 -300V，鍍膜溫度為80 200°C，鍍膜時間為30 60min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍍膜件，其包括鎂合金基體、形成于鎂合金基體表面的鎂層、形成于鎂層表面的氮氧化鎂層及形成于氮氧化鎂層表面的氮化鈦層。本發(fā)明鍍膜件所鍍膜層逐層過渡良好，膜層與鎂合金基體的附著牢固；所述氮氧化鎂層膜層致密，可有效延緩鹽霧對鎂合金基體的侵蝕，進一步提高鎂合金基體的抗腐蝕性能；同時所述氮化鈦層可有效避免所述氮氧化鎂層的磨損刮擦，有效提高鍍膜件的使用壽命。此外，本發(fā)明還提供一種上述鍍膜件的制備方法。
文檔編號C23C14/06GK102618823SQ201110029630
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者張新倍, 王瑩瑩, 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