[发明专利]镁合金表面磁控溅射铝/钛复合涂层及其工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种镁合金表面防腐处理技术，具体地说，是一种镁合金表面铝/钛复合涂层及其制备工艺方法，尤其是可用于航空航天、汽车以及家电等3C产品或人体植入材料等的，具有腐蚀防护作用的铝/钛(Al/Ti)复合涂层及工艺。

背景技术

镁合金是一种最轻的工程结构金属材料，具有密度小、比强度高、良好的导热、导电能力和电磁屏蔽性能、减振和阻尼性能，且容易回收利用等特点。镁合金可应用于汽车、航空航天以及3C产品(家用电器、计算机、通信电子器件)等领域。但是，镁的化学性质活泼，耐蚀、耐磨性能较差，通常需经过表面改性处理以提高其耐腐蚀、耐磨性能。

表面改性是改善镁合金耐蚀性的最有效的途径之一。铝、钛都具有良好的耐腐蚀性能，可以用来提高镁合金的耐蚀性。如名称为“便携式电子装置外壳及其制造方法”、专利号为ZL 200410052067.6的发明专利所公开的技术内容，该外壳包括镁合金基材及氮化铝钛层，其中该氮化铝钛层覆盖于镁合金基材表面；该外壳的制造方法，包括以下步骤：提供镁合金基材，将该镁合金基材放入以铝金属及钛金属为溅射靶材的真空镀膜室内，对该真空镀膜室内抽真空，向真空室通入少量氮气与惰性气体的混合气，加热镁合金后，对其进行溅射得到便携式电子装置的外壳；该便携式电子装置的外壳具有很强的硬度及耐磨性。研究表明，离子注入钛也可以提高镁合金的耐腐蚀性能；然而，这种膜非常薄，对提高耐蚀性的作用有限。较厚的钛膜可能会使镁合金基体具有更好的耐腐蚀性，实际使用中可能需要在镁合金基体上形成一层较厚的钛膜。然而，根据镁钛二元相图，两者之间溶解度极小，也不能形成金属间化合物。因此，镁合金与钛合金几乎不可能直接扩散相结合。由于镁-铝、铝-钛之间都有较高的溶解度；在镁和钛之间加入一个的中间过渡Al层，则可以与基体形成三明治结构。所以，可以通过采用磁控溅射方法在镁合金表面喷涂Al/Ti复合涂层，然后通过热扩散提高涂层的结合力，以获得较厚的、结合优良的、具有更好耐腐蚀性的涂层。

发明内容

本发明针对现有技术对镁合金表面防腐处理技术所得到的金属涂层(钛膜等)非常薄、与基体结合力较差、耐腐蚀、耐磨性不高等不足，提出一种镁合金表面形成铝/钛复合涂层及其制备工艺方法，具体采用磁控溅射方法形成一种具有三明治结构的Al/Ti复合涂层，然后进行低温扩散处理，以提高复合膜涂层与基体的结合力、提高镁合金的耐腐蚀性，以满足镁合金表面防腐技术的需要。

本发明的技术方案：镁合金表面的铝/钛复合涂层，其特征在于：在镁合金基体上，设置有铝涂层和钛涂层，钛涂层在外层，中间是铝涂层，铝涂层和钛涂层紧密附着在镁合金基体上。

一种获得本发明铝/钛复合涂层的制备工艺方法，其特征在于：其工艺流程为：镁合金基体打磨-前处理清洗-磁控溅射Al膜-磁控溅射Ti膜-低温加热扩散。

该工艺的具体工艺参数为：

磁控溅射铝膜参数：溅射电压：240-320V；电流：0.70-1.30A；时间：0.3-2.0h。

磁控溅射钛膜参数：溅射电压：240-320V；电流：0.70-1.3A；时间：2.0-10h。

热扩散工艺：温度：180-260℃；保温时间：4-16h。

采用本发明的磁控溅射和低温热扩散处理工艺，在镁合金部件表面可获得具有优良结合力和耐腐蚀、耐磨性能的铝/钛复合涂层，涂层与基体形成了一种三明治结构。

附图说明

图1为本发明实施案例的Al/Ti复合涂层低温热扩散处理后SEM照片。

图2为本发明实施案例的Al/Ti复合涂层低温热扩散处理后截面方向的EDS线扫描曲线。

具体实施方式

本发明的镁合金表面的铝/钛复合涂层，其特征在于：在镁合金基体上，设置有铝涂层和钛涂层，钛涂层在外层，中间是铝涂层，钛涂层通过铝涂层紧密附着在镁合金基体上。

一种获得本发明铝/钛复合涂层的制备工艺方法，其特征在于：首先对镁合金样品表面进行打磨，以除去表面毛刺、飞边等，再对镁合金样品进行前处理清洗，以除去镁合金样品表面的油脂、脂肪类物质，并通过酸洗对其表面活化处理以去除表面上的氧化物，酸性活化采用的是氢氟酸、磷酸、稀盐酸和乙二醇等，或者是其他合适的酸性物质；本发明公开一种具体的前处理清洗工艺：碱洗除油-水清洗-酸洗活化-水清洗-丙酮清洗-干燥；在酸洗表面活化处理后，用丙酮进一步清洗除油污，再热风干燥；然后将镁合金放入磁控溅射腔中，进行磁控溅射处理：首先溅射铝涂层，选定如下工艺参数为溅射电压：240-320V；电流：0.70-1.30A；时间：0.3-2.0h。