专利名称：铝或铝合金的表面处理方法及由铝或铝合金制得的壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉 及一种铝或铝合金的表面处理方法及由铝或铝合金制得的壳体。
背景技术：
铝或铝合金目前被广泛应用于航空、航天、汽车及微电子等工业领域。但铝或铝合金的标准电极电位很低，耐腐蚀差，暴露于自然环境中会引起表面快速腐蚀。提高铝或铝合金耐腐蚀性的方法通常是在其表面形成保护性的涂层。传统的阳极氧化、电沉积、化学转化膜技术及电镀等铝或铝合金的表面处理方法存在生产工艺复杂、效率低、环境污染严重等缺点。真空镀膜(PVD)为一清洁的成膜技术。然而，由于铝或铝合金的标准电极电位很低，且PVD涂层本身不可避免的会存在微小的孔隙，因此形成于铝或铝合金表面的PVD涂层容易发生电化学腐蚀，导致该PVD涂层的耐腐蚀性能降低，对铝或铝合金的耐腐蚀能力的提高有限。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种可有效提高铝或铝合金的耐腐蚀性能的表面处理方法。另外，还有必要提供一种由上述铝或铝合金制得的壳体。一种铝或铝合金的表面处理方法，其包括如下步骤提供一铝或铝合金基体；于该铝或铝合金基体的表面注入氮离子、氧离子、硼离子及氮氧双离子中的一种或者任意两种的组合离子，形成一离子注入膜；于该离子注入膜上沉积一磁控溅射膜。一种由所述铝或铝合金制得的壳体，该壳体包括一铝或铝合金基体、依次形成于铝或铝合金基体上的一离子注入膜及一磁控溅射膜。所述离子注入膜中主要含有A1N、A1203 及AlB n过饱和相化合物中的一种或任意两种的组合。相较于现有技术，本发明铝或铝合金的表面处理方法在铝或铝合金基体上先形成一离子注入膜，再于该离子注入膜上形成一磁控溅射膜。该离子注入膜与磁控溅射膜组成的复合膜层显著地提高了该铝或铝合金基体的耐腐蚀性，且该制作工艺简单、几乎无环境污染。
图1是本发明较佳实施方式铝或铝合金表面处理方法的流程图；图2是本发明较佳实施方式壳体的剖视示意图。主要元件符号说明壳体10铝或铝合金基体11
离子注入膜 Π磁控溅射膜1具体实施例方式请同时参阅图1与图2，本发明一较佳实施例的铝或铝合金的表面处理方法包括如下步骤
SlOl 提供一铝或铝合金基体11。该铝或铝合金基体11可以通过冲压成型得到。S102 对该铝或铝合金基体11进行前处理。该前处理包括对铝或铝合金基体11进行抛光处理，以去除该铝或铝合金基体11表面的氧化膜。 抛光后该铝或铝合金基体11的表面粗糙度Rz < 1. 2 μ m。将抛光处理后的铝或铝合金基体11依次置于去离子水及纯度大于99. 9%的丙酮中进行超声波清洗，以去除表面的油污。清洗后将该铝或铝合金基体11干燥备用。S103 采用离子注入工艺，于该铝或铝合金基体11表面注入离子，形成一离子注入膜13。所述的离子注入过程是采用一离子注入机(图未示)，将铝或铝合金基体11置于该离子注入机的真空室中；离子注入机的离子源将含有所需注入离子的气体进行电离， 并经高压电场加速成具有几万甚至几百万电子伏特能量的离子束，射入铝或铝合金基体 11的表面，与铝或铝合金基体11表层中及其表面的原子或分子发生一系列的物理、化学反应，最终于该铝或铝合金基体11的表面沉积形成一新的膜层。本实施例中，于该铝或铝合金基体11表面注入的离子为氮离子、氧离子、硼离子及氮氧双离子中的任一种或者任意两种的组合，优选为氮离子。所述注入的离子与铝或铝合金基体11表面的原子或分子发生一系列的物理、化学作用后，得到一主要含A1N、A1203及 AlBn过饱和相化合物中的一种或任意两种的组合的离子注入膜13。所述离子注入膜13的形成一方面填充了铝或铝合金基体11表面的孔洞，从而提高了所述铝或铝合金基体11表面的致密性；另一方面，该离子注入膜13为一呈均相体系的非晶态层，其具有各向同性、表面无晶界、无错位与无偏析的特点，因而使具有该离子注入膜13的铝或铝合金基体11在腐蚀性介质中不易形成腐蚀微电池及发生电化学腐蚀，从而显著提高了铝或铝合金基体11的耐腐蚀性。此外，该离子注入膜13的形成还有利于提高铝或铝合金基体11与后续膜层的结合力。本实施例中注入所述氮离子的参数为真空度为lX10_4Pa，氮气的纯度为 99. 99 %，离子源电压为30 100kV，工作气压为0. 1 0. 5Pa，离子流束流强度为1 5mA。 注入该铝或铝合金基体11表面的氮离子的剂量在1 X 1016ions/cm2 (离子数/平方厘米)到 lX1018ions/cm2 之间。注入所述氧离子的参数为真空度为lX10_4Pa，氧气纯度为99. 99%，离子源电压为30 100kV，工作气压为0. 1 0. 5Pa,离子流束流强度为1 5mA，注入该铝或铝合金基体11表面的氧离子的剂量在lX1016ions/cm2到lX1018ions/cm2之间。注入所述硼离子的参数为真空度为lX10_4Pa，气源为纯度为99. 99%的乙硼烷 (B2H6)，离子源电压为30 100kV，工作气压为0. 1 0. 5Pa，离子流束流强度为1 5mA，注入该铝或铝合金基体11表面的氧离子的剂量在lX1016ions/cm2到lX1018ions/cm2之间。注入所述氮氧双离子的参数为真空度为lX10_4Pa，同时通入纯度均为99. 99% 的氮气和氧气，离子源电压为30 100kV，工作气压为0. 1 0. 5Pa,离子流束流强度为 1 5mA，注入该铝或铝合金基体11表面的氧离子、氮离子的剂量均在lX1016ions/cm2到 lX1018ions/cm2 之间。在上述离子注入过程中，保持离子注入机的真空室的温度为室温状态，在达到所需的离子注入剂量后，再将铝或铝合金基体11于真空室内放置30min，然后取出即可。S104 于该离子注入膜13上形成一磁控溅射膜15。所述磁控溅射膜15为一 AlON层。形成该磁控溅射膜15的具体操作方法及工艺参数为将形成有离子注入膜13的铝或铝合金基体11置于一磁控溅射镀膜机(图未示)的腔体内，抽真空该腔体至真空度为 8. OXlO-3 5. OXlO^2Pa,于基体11上施加-50 -200V的偏压，加热该腔体至50 150， 通入流量为100 250sCCm(标准状态毫升/分钟)的氩气、流量为5 60sccm的氮气及 5 40sCCm的氧气，开启一铝靶的电源，沉积该磁控溅射膜15。沉积该磁控溅射膜15的时间为20 60min。其中，氩气及氮气的纯度均为99. 999%，氧气的纯度为99. 99%。关闭偏压及铝靶电流，停止通入氩气、氮气及氧气，待所述磁控溅射膜15冷却后， 向真空室内通入空气，打开真空室门，取出镀覆好的铝或铝合金基体11。可以理解，上述铝或铝合金基体11表面处理方法还可包括在形成离子注入膜13 前，在磁控溅射镀膜机内对铝或铝合金基体11进行等离子体清洗的步骤。请参阅图2，一种由经上述表面处理后的铝或铝合金基体11制得的壳体10包括一铝或铝合金基体11、依次形成于铝或铝合金基体11上的一离子注入膜13及一磁控溅射膜 15。所述离子注入膜13中主要含有A1N、A1203及AlB n过饱和相化合物中的一种或任意两种的组合。 所述磁控溅射膜15可为一 AlON层、CrON层或其他溅射涂层。该磁控溅射膜15的厚度可为1 2. 7 μ m。本发明较佳实施方式铝或铝合金的表面处理方法，在铝或铝合金基体11上先形成一离子注入膜13，再于该离子注入膜13上形成一磁控溅射膜15。该离子注入膜13的形成显著地提高了所述磁控溅射膜15的耐腐蚀性能，从而对所述壳体10起到了较好的抗腐蚀性保护。
权利要求
1.一种铝或铝合金的表面处理方法，其包括如下步骤 提供一铝或铝合金基体；于该铝或铝合金基体的表面注入氮离子、氧离子、硼离子及氮氧双离子中的一种或者任意两种的组合离子，形成一离子注入膜； 于该离子注入膜上沉积一磁控溅射膜。
2.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于形成所述离子注入膜在一离子注入机中进行，抽真空该离子注入机的真空室至真空度为1 X IO-4Pa,设置离子源电压为30 100kV、离子流束流强度为1 5mA，控制离子注入剂量为1 X 1016ions/cm2 lX1018ionS/2cm ο
3.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于所述磁控溅射膜为一AlON层或一 CrON 层。
4.如权利要求3所述的表面处理方法，其特征在于沉积所述磁控溅射膜采用铝靶为靶材，于基体上施加-50 -200V的偏压，通入流量为100 250sccm的氩气、流量为5 60sccm的氮气及流量为5 40SCCm的氧气，沉积温度为50 150°C，沉积时间为20 60mino
5.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于该表面处理方法还包括在进行离子注入前对所述铝或铝合金基体进行前处理的步骤，所述前处理包括抛光及超声波清洗。
6.一种由铝或铝合金制得的壳体，该壳体包括一铝或铝合金基体及一磁控溅射膜，其特征在于该壳体还包括一形成于铝或铝合金基体与磁控溅射膜之间的离子注入膜，所述离子注入膜中主要含有A1N、Al2O3及AlB n过饱和相化合物中的一种或任意两种的组合。
7.如权利要求6所述的壳体，其特征在于所述磁控溅射膜为一AlON层，其厚度为1 2. 7 μ m0
8.如权利要求6所述的壳体，其特征在于所述磁控溅射膜为一CrON层。
全文摘要
一种铝或铝合金基体的表面处理方法，先于该铝或铝合金基体的表面注入氮离子、氧离子、硼离子及氮氧双离子中的一种或者任意两种的组合离子，形成一离子注入膜；再于该离子注入膜上沉积一磁控溅射膜。该离子注入膜与磁控溅射膜组成的复合膜层提高了该铝或铝合金基体的耐腐蚀性，且其制作工艺简单、几乎无环境污染。本发明还提供了由上述铝或铝合金制得的壳体。
文档编号C23C28/04GK102373472SQ20101027310
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者张新倍, 胡智杰, 蒋焕梧, 陈文荣, 陈正士 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司