CN102337498A

CN102337498A - 铝合金表面防腐处理方法及其制品

Info

Publication number: CN102337498A
Application number: CN2010102368310A
Authority: CN
Inventors: 张新倍; 陈文荣; 蒋焕梧; 陈正士; 熊小庆
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明提供一种铝合金表面防腐处理方法及其制品。该铝合金表面防腐处理方法包括：采用无水乙醇对铝合金基材进行超声波清洗；以纯铬为靶材，以氩气为工作气体，氮气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法在铝合金基材表面溅镀一铬氧氮化合物薄膜，所述氧气流量为10～150sccm，氮气流量为10～100sccm。经上述方法处理的铝合金制品包括铝合金基材及形成于铝合金基材表面的一铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜中铬原子个数百分比为46％～70％，氧原子个数百分比为20％～50％，氮原子个数百分比为5％～10％。

Description

铝合金表面防腐处理方法及其制品

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面防腐处理方法及其制品。

背景技术

铝合金具有质量轻、散热性能好等优点，在通讯、电子、交通运输、建筑及航天航空等领域应用广泛。在空气中铝合金表面会形成氧化铝保护膜，在一般的大气环境下，铝合金表面的氧化铝膜能够有效地对铝合金基体进行保护，但在含有电解质的湿气中，例如海洋表面大气环境，铝合金表面容易出现点蚀，严重破环铝合金制品的外观，同时导致制品使用寿命缩短。

为了提高铝合金的耐盐雾性能，通常需要对铝合金表面进行表面成膜处理，常见的处理手段有阳极氧化处理、烤漆等，但这些工艺都存在较大的环境污染问题。而真空镀膜(PVD)技术虽是一种非常环保的镀膜工艺，且可镀制的膜层种类丰富、耐磨性能优异，但PVD工艺沉积的薄膜往往是以柱状晶形态生长，因此膜层存在大量的晶间间隙，导致薄膜致密性不够而无法有效地防止盐雾的侵蚀。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效的铝合金表面防腐处理方法。

另外，还有必要提供一种由上述方法制得的铝合金制品。

一种铝合金表面防腐处理方法，包括以下步骤：

(1)采用无水乙醇对铝合金基材进行超声波清洗；

(2)以纯铬为靶材，以氩气为工作气体，氮气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法在铝合金基材表面溅镀一铬氧氮化合物薄膜，所述氧气流量为10～150sccm，氮气流量为10～100sccm。

一种经上述方法处理的铝合金制品，包括铝合金基材及形成于铝合金基材表面的一铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜中铬原子个数百分比为46％～70％，氧原子个数百分比为20％～50％，氮原子个数百分比为5％～10％。

相较于现有技术，由上述铝合金表面防腐处理方法所制得的铝合金制品由于其表面具有一铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜由比较细小的晶粒组成，晶间间隙比较小，使得铬氧氮化合物薄膜比较致密，可有效防止盐雾侵蚀，因此可有效提高铝合金的抗腐蚀性能。

附图说明

图1为一采用磁控溅镀法制备的氮化铬薄膜的放大5万倍的扫描电镜图。

图2为本发明一实施例制备的铬氧氮化合物薄膜的放大5万倍的扫描电镜图。

图3为图2所示的铬氧氮化合物薄膜放大30万倍的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明铝合金表面防腐处理方法主要包括如下步骤：

(1)采用无水乙醇对铝合金基材进行超声波清洗，以除去试样表面油污。

(2)以纯铬为靶材，以氩气为工作气体，氮气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法在经清洗后的铝合金基材表面镀制一铬氧氮化合物(Cr-O-N)薄膜。溅射参数如下：真空腔内真空度为5×10^-3Pa～9×10^-3Pa，腔体温度为100～180℃，转架转速为0.5～1转/分钟，氩气流量为150～300sccm(标准状态毫升/分钟)，氧气流量为10～150sccm，氮气流量为10～100sccm，铬靶功率为6～12kw，偏压为-100～-300V，占空比为40％～60％，溅射0.5～2小时。由此在铝合金基材表面获得厚度大约0.4～2μm的所述铬氧氮化合物薄膜。

由上述铝合金表面防腐处理方法所获得的铝合金制品，包括铝合金基材及形成于铝合金基材表面的铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜中铬原子个数百分比为46％～70％，氧原子个数百分比为20％～50％，氮原子个数百分比为5％～10％。该铬氧氮化合物薄膜由直径大约为5～8nm的晶粒组成。

下面通过实施例来对本发明进行具体说明。

实施例1

采用无水乙醇对铝合金试样进行超声波清洗大约30分钟。将清洗好的铝合金试样放入中频磁控溅射镀膜机的真空腔中。本实施例所使用的中频磁控溅射镀膜机为深圳南方创新真空技术有限公司生产，型号为SM-1100H。

开启真空泵对真空腔抽真空并设定真空度为8×10^-3Pa，开启转架并设定转速为0.5转/分钟，开启真空腔烘烤并设定腔内温度为120℃。

待真空腔的真空度抽至上述设定值后，通入工作气体氩气及反应气体氧气和氮气，氩气流量为150sccm(标准状态毫升/分钟)，氧气流量为40sccm，氮气流量为30sccm；开启铬靶并调节铬靶功率为8kw，偏压-200V，占空比为50％，溅射1小时，由此在铝合金表面获得一铬氧氮化合物薄膜。

实施例2

实施例2与实施例1类似，不同的是，本实施例的氧气流量为100sccm，氮气流量为60sccm，其它条件均与实施例1相同。按照实施例2也可以制得表面形成有一铬氧氮化合物薄膜的铝合金制品。

由实施例1和实施例2制得的铝合金制品的铬氧氮化合物薄膜形貌、结构比较类似，且具有类似的防腐性能。

对比例

采用与实施例1相同的中频磁控溅射镀膜机对铝合金试样进行溅射，与实施例1不同的是反应气体为氮气，氮气流量为30～100sccm，其它条件与实施例1相同，在铝合金试样表面溅镀一单组分氮化铬(CrN)薄膜。

对实施例1镀制的铬氧氮化合物薄膜和对比例镀制的氮化铬(CrN)薄膜分别用扫描电镜观察其表面形貌，所用扫描电镜仪为日本精工生产的型号为JSM-6701F的场发射扫描电镜仪。图1为对比例镀制的氮化铬(CrN)薄膜的扫描电镜图，图2及图3为本发明实施例1镀制的铬氧氮化合物薄膜的扫描电镜图。从图1、图2及图3可以看出，单组分氮化铬(CrN)薄膜由比较粗大的柱状晶构成，且表面存在大量较大的晶间间隙，而铬氧氮化合物薄膜由比较细小的晶粒组成(参图3)，晶粒平均直径大约为5～8nm，晶间间隙比较小，使得铬氧氮化合物薄膜比较致密。

对由本发明的方法所制备的镀覆有铬氧氮化合物薄膜的铝合金试样和对比例所制得的镀覆氮化铬(CrN)薄膜的铝合金试样进行35℃中性盐雾(NaCl浓度为5％)测试。结果发现，表面镀覆氮化铬(CrN)薄膜的铝合金试样4小时后就发生明显腐蚀；而表面镀覆铬氧氮化合物薄膜的铝合金试样在72后才出现有腐蚀现象。

可见，由本发明的铝合金表面防腐处理方法所制得的铝合金制品由于其表面具有一铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜可有效防止盐雾侵蚀，因此可提高铝合金的抗腐蚀性能。

Claims

1.一种铝合金表面防腐处理方法，包括以下步骤：

(1)采用无水乙醇对铝合金基材进行超声波清洗；

2.如权利要求1所述的铝合金表面防腐处理方法，其特征在于：该步骤(2)还包括在如下参数条件下进行：真空腔内真空度为5×10^-3Pa～9×10^-3Pa，腔体温度为100～180℃，转架转速为0.5～1转/分钟，铬靶功率为6～12kw，氩气流量为150～300sccm，铬靶偏压为-100～-300V，占空比为40％～60％，溅射0.5～2小时。

3.如权利要求2所述的铝合金表面防腐处理方法，其特征在于：所述步骤(2)是在一中频磁控溅射设备中进行。

4.如权利要求2所述的铝合金表面防腐处理方法，其特征在于：该铬氧氮化合物薄膜的厚度为0.4～2μm。

5.如权利要求1所述的铝合金表面防腐处理方法，其特征在于：该铬氧氮化合物薄膜中铬原子个数百分比为46％～70％，氧原子个数百分比为20％～50％，氮原子个数百分比为5％～10％。

6.如权利要求1所述的铝合金表面防腐处理方法，其特征在于：该铬氧氮化合物薄膜由直径为5～8nm的晶粒组成。

7.一种铝合金制品，包括铝合金基材，其特征在于：该铝合金制品还包括形成于铝合金基材表面的一铬氧氮化合物薄膜，该铬氧氮化合物薄膜中铬原子个数百分比为46％～70％，氧原子个数百分比为20％～50％，氮原子个数百分比为5％～10％。

8.如权利要求7所述的铝合金制品，其特征在于：该铬氧氮化合物薄膜由直径为5～8nm的晶粒组成。

9.如权利要求7所述的铝合金制品，其特征在于该铬氧氮化合物薄膜的厚度为0.4～2μm。