[发明专利]一种铝合金表面碳基涂层制备方法及铝合金表面碳基涂层

说明书

一种铝合金表面碳基涂层制备方法，包括：将铝合金基体放入NaCl溶液中超声清洗，超声清洗后继续浸泡1‑10h，得到表面刻蚀铝合金；将表面刻蚀铝合金先放入去离子水中超声清洗，然后放入无水乙醇中超声清洗，得到清洗后表面刻蚀铝合金；将步骤(2)所得到的清洗后表面刻蚀铝合金放入真空腔室，通过物理气相沉积或化学气相沉积得到铝合金表面碳基涂层。本发明还提供了利用该方法制备的铝合金表面碳基涂层，该铝合金表面碳基涂层具有较强的抗腐蚀性，较强的表面耐磨性和结合力。

技术领域

本发明属于表面防护技术领域，具体涉及一种铝合金表面碳基涂层制备方法。

背景技术

铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。造成电偶腐蚀加速的情况有：铝合金与不銹钢接触的情况、其他金属的腐蚀电位比铝合金低或是在潮湿的环境下铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。

随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。

铝合金是工业界广泛应用的一类金属，金属铝比强度与比刚度高、可加工性强且资源丰富，可以预见铝合金在未来仍是最重要的金属材料之一，铝合金材料具有质轻、强度高、可加工性能好等优良特性。在航空航天、海工装备等高技术领域被广泛应用，但在海洋环境中铝合金极易发生腐蚀，影响关键部件的长期可靠运行。

然而铝合金应用过程中的腐蚀不容忽视，铝合金的腐蚀一方面造成浪费，另一方面使得铝合金制件存在极大的安全隐患。以金属防腐涂层为着眼点，目前世界各国开发了多种铝合金防腐技术，主要有阳极氧化、化学转化膜、电镀以及化学镀等。其中高效而得到广泛使用的是含铬化学转化膜，比较典型的是达克罗(DCROMET)涂层(锌铬涂层)，然而此类涂层在生产和使用过程中会释放致癌性的六价铬，对生物体毒害较大。

表面涂层是一种简单有效的金属防护手段。但对于海洋工程装备中精密传动部件用铝合金材料来说，铝合金同时面临腐蚀与摩擦相互作用的严苛工况。常见耐磨涂层材料在腐蚀环境下易发生加速磨损，而常用耐腐蚀涂料又存在耐磨损性能不足的问题。

铝合金的表面处理中还有一种常见的方式是碳基涂层材料，碳基涂层材料是一种兼具石墨与金刚石特性的非晶材料，具有硬度高、耐磨、耐蚀等综合性能，是解决铝合金材料耐磨耐蚀性能差的理想防护材料。但其与铝合金基体在物理、化学性能上存在较大差异，导致存在膜基结合力差的瓶颈问题。

同时，尽管碳基涂层具有优异的耐腐蚀性能，但由于碳基涂层材料为物理气相沉积或化学气相沉积制备而成，无法避免地会存在针孔等固有缺陷，导致腐蚀成分容易达到铝合金基体，涂层易发生失效。

因此如何通过有效方法在保证良好耐磨性能的前提下，解决铝合金表面沉积碳基涂层的结合力与耐蚀性问题十分重要。

发明内容

本发明提供了一种铝合金表面碳基涂层制备方法，利用该制备方法制备的铝合金表面碳基涂层具有较高耐腐蚀性，较强的耐磨性和结合力。

一种铝合金表面碳基涂层制备方法，包括：

(1)将铝合金基体放入NaCl溶液中超声清洗，超声清洗后继续浸泡1-10h，得到表面刻蚀铝合金；

(2)将表面刻蚀铝合金先放入去离子水中超声清洗，然后放入无水乙醇中超声清洗，得到清洗后表面刻蚀铝合金；

(3)将步骤(2)所得到的清洗后表面刻蚀铝合金放入真空腔室，通过物理气相沉积或化学气相沉积得到铝合金表面碳基涂层。