专利名称：壳体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种壳体及其制造方法。
背景技术：
真空镀膜技术(PVD)是一种非常环保的成膜技术。以真空镀膜的方式所形成的膜层具有高硬度、高防磨性的化学稳定性、与基体结合牢固以及亮丽的金属外观等优点，因此真空镀膜在铝、铝合金及不锈钢等金属基材表面装饰性处理领域的应用越来越广。然而，由于铝、铝合金、镁或镁合金的标准电极电位很低，与PVD镀层，如TiN层、 TiN层或CrN层的电位差较大，且PVD镀层本身不可避免的会存在微小的孔隙，如针孔、裂纹，致使铝、铝合金、镁或镁合金基体易于发生微电池腐蚀。因此，直接于铝、铝合金、镁或镁合金基体表面镀覆所述TiN层、TiN层或CrN层并不能有效提高所述铝、铝合金、镁或镁合金基体的耐腐蚀性能，同时该PVD镀层本身也会发生异色、脱落等现象，难以维持良好的装饰外观。
发明内容
鉴于此，提供一种具有良好的耐腐蚀性的壳体。另外，还提供一种上述壳体的制造方法。一种壳体，包括铝/镁金属基体，于该铝/镁金属基体表面磁控溅射防腐蚀层，所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，所述氮化铝梯度膜中N原子的数量百分含量由靠近铝/镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。一种壳体的制造方法，包括以下步骤提供铝/镁金属基体；在该铝/镁金属基体上磁控溅射防腐蚀层，所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，所述氮化铝梯度膜中N原子的原子百分含量由靠近铝/镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。所述壳体的制造方法，通过磁控溅射法依次于铝/镁金属基体上形成防腐蚀层及具有装饰性的色彩层。所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，一方面，铝铜膜自身有很好的耐腐蚀性能，另一方面铝铜膜与铝/镁金属基体之间的电位差小，减缓了壳体发生微电池腐蚀的速率，此外，铝铜膜中铝和铜的形核能不同， 在铝铜膜的形成过程中两者之间相互抑制而使膜层的晶粒更小，膜层变得致密，从而提高了壳体的耐腐蚀性。所述氮化铝梯度膜可降低与铝铜膜或铝/镁金属基体之间晶格不匹配的程度，可改善与铝/镁金属基体之间的界面错配度，并可以借助于该铝铜膜以及铝/镁金属基体的局部塑性变形实现残余应力的释放，从而减少所述氮化铝梯度膜内的残余应力， 使壳体不易发生应力腐蚀，在所述壳体防腐蚀性提高的同时，还可避免所述壳体上形成的色彩层发生异色、脱落等失效现象，从而使该壳体经长时间使用后仍具有较好的装饰性外观。
图1为本发明较佳实施例的壳体的剖视图。
图2是图1产品的制作过程中所用镀膜机结构示意图。
主要元件符号说明
壳体10
铝/镁金属基体11
防腐蚀层13
铝铜膜131
氮化铝梯度膜133
色彩层15
真空泵20
轨迹21
第一靶材22
第二靶材23
气源2具体实施例方式请参阅图1，本发明一较佳实施例的壳体10包括铝/镁金属基体11、依次形成于该铝/镁金属基体11上的防腐蚀层13及色彩层15。该壳体10可以为3C电子产品的壳体，也可为工业、建筑用件及汽车等交通工具的零部件等。所述铝/镁金属基体11的材质为铝、铝合金、镁或镁合金。所述防腐蚀层13包括铝铜膜131和氮化铝梯度膜133，所述铝铜膜131形成于铝/ 镁金属基体11的表面，所述氮化铝梯度膜133形成于铝铜膜131的表面。所述铝铜膜131 的厚度为1. 0 3. 0 μ m ；所述氮化铝梯度膜133的厚度为0. 5 1. 0 μ m。所述氮化铝梯度膜中N原子的数量百分含量由靠近铝/镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。所述色彩层15为氮钛膜层，其厚度为1. 0 3. 0 μ m。可以理解，所述色彩层15还可以为氮铬膜层或其他具有装饰性的膜层。所述防腐蚀层13及色彩层15均可通过磁控溅射法沉积形成。本发明一较佳实施例的制造所述壳体10的方法主要包括如下步骤提供铝/镁金属基体11，并对铝/镁金属基体11依次进行研磨及电解抛光。电解抛光后，再依次用去离子水和无水乙醇对该铝/镁金属基体11表面进行擦拭。再将擦拭后的铝/镁金属基体11放入盛装有丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去铝/镁金属基体11表面的杂质和油污等。清洗完毕后吹干备用。对经上述处理后的铝/镁金属基体11的表面进行氩气等离子清洗，进一步去除铝 /镁金属基体11表面的油污，以改善铝/镁金属基体11表面与后续涂层的结合力。该等离子清洗可采用磁控溅射设备并利用该设备磁控溅射的方式形成。该磁控溅射设备基本操作原理为将基体11固定于一磁控溅射镀膜机将基材11烘干后置入镀膜机中进行PVD镀膜。结合参阅图2，提供一镀膜机，镀膜机包括一真空泵20，该真空泵20内设有转架(未图示)、二第一靶材22及二第二靶材23。转架带动基材11沿圆形轨迹21运行，且基材11在沿轨迹21运行时亦自转。二第一靶材22与二第二靶材23关于轨迹21的中心对称设置， 且二第一靶材22相对地设置在轨迹21的内外侧，二第二靶材23相对地设置在轨迹21的内外侧。每一第一靶材22及每一第二靶材23的两端均设有气源M，该气源M吹出气体粒子轰击相应的靶材的表面，以使靶材表面溅射出粒子。当基材11穿过二第一靶材22之间时，将镀上第一靶材22表面溅射的粒子，当基材11穿过二第二靶材23之间时，将镀上第二靶材23表面溅射的粒子。可以理解，第一靶材22与第二靶材23亦可材质相同。该等离子清洗的具体操作及工艺参数可为对该镀膜室进行抽真空处理至本底真空度为1. OX 10_3Pa，以250 500sCCm(标准状态毫升/分钟)的流量向镀膜室中通入纯度为99. 999%的氩气，于铝/镁金属基体11上施加-300 -800V的偏压，对铝/镁金属基体11表面进行等离子清洗，清洗时间为3 lOmin。在对铝/镁金属基体11进行等离子清洗后，在该铝/镁金属基体11上形成防腐蚀层13。首先形成所述防腐蚀层13中的铝铜膜131。形成该铝铜膜131的具体操作及工艺参数如下以氩气为工作气体，调节氩气流量为100 300SCCm，设置占空比为30 % 80 %， 于铝/镁金属基体11上施加-50 -200V的偏压，并加热镀膜室至100 150°C (即溅射温度为100 150)；选择Al-Cu合金靶材，所述Al-Cu合金靶中铜的原子百分含量为0.5% 25%,设置其功率为8 13kw，沉积防腐蚀层13。沉积该防腐蚀层13的时间为10 30min。形成铝铜膜131后，在该铝铜膜131上形成氮化铝梯度膜133，以氩气为工作气体， 向所述镀膜室中通入初始流量为10 20SCCm的反应气体氮气，于该铝/镁金属基体11上施加-100 -400V的偏压，沉积所述氮化铝梯度膜133。在沉积该氮化铝梯度膜133的过程中，每沉积10 15min将氮气的流量增大2 20sCCm，使N原子在氮化铝梯度膜133中的原子百分含量由靠近铝/镁金属基体11至远离该铝/镁金属基体11的方向呈梯度增加。 沉积该氮化铝梯度膜133的时间为60 120min。所述氮化铝梯度膜133中N原子的数量百分含量由靠近铝/镁金属基体11至远离铝/镁金属基体11的方向呈梯度增加，可降低氮化铝梯度膜133与铝铜膜131或铝/镁金属基体11之间晶格不匹配的程度，有利于将溅射氮化铝梯度膜133的过程中产生的残余应力向铝/镁金属基体11方向传递；又因为在氮化铝梯度膜133和铝/镁金属基体11之间沉积了塑性较好的铝铜膜131，可改善氮化铝梯度膜131与铝/镁金属基体11之间的界面错配度，当氮化铝梯度膜133中的残余应力较大时，可以借助于该铝铜膜131以及铝/镁金属基体11的局部塑性变形实现残余应力的释放，从而减少所述氮化铝梯度膜133内的残余应力，使壳体10不易发生应力腐蚀，以提高所述壳体10的耐腐蚀性。所述应力腐蚀是指在残余或/和外加应力及腐蚀介质的作用下，引起的金属失效现象。另外，所述氮化铝梯度膜133中含Al-N相，可增强所述氮化铝梯度膜133的致密性，提高所述壳体10的耐腐蚀性。形成氮化铝梯度膜133后，在该防腐蚀层13上形成色彩层15，该色彩层15为氮钛膜层或氮铬膜层。形成所述氮钛膜层或氮铬膜层的具体操作及工艺参数如下关闭所述Al 靶的电源，开启已置于所述镀膜机内的一钛靶或铬靶的电源，设置其功率8 10kw，保持上述氩气的流量不变，并向镀膜室内通入流量为20 150sCCm的反应气体氮气，沉积色彩层 15。沉积该色彩层15的时间为20 30min。 本发明较佳实施方式的壳体10的制造方法，通过磁控溅射法依次于铝/镁金属基体11上形成防腐蚀层13及色彩层15。所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜131和氮化铝梯度膜133，一方面，铝铜膜131自身有很好的耐腐蚀性能，另一方面，铝铜膜131与铝合金或镁合金基体参前11之间的电位差小，减缓了壳体10发生微电池腐蚀的速率，此外，铝铜膜中铝和铜的形核能不同，在铝铜膜131的形成过程中两者之间相互抑制而使膜层的晶粒更小，膜层变得致密，从而提高了壳体10的耐腐蚀性。所述氮化铝梯度膜133可降低与铝铜膜131或铝/镁金属基体11之间晶格不匹配的程度，可改善与铝 /镁金属基体11之间的界面错配度，并可以借助于该铝铜膜以及铝/镁金属基体11的局部塑性变形实现残余应力的释放，从而减少所述氮化铝梯度膜133内的残余应力，使壳体10 不易发生应力腐蚀，在所述壳体10防腐蚀性提高的同时，还可避免所述壳体10上形成的色彩层发生异色、脱落等失效现象，从而使该壳体10经长时间使用后仍具有较好的装饰性外观。
权利要求
1.一种壳体，包括铝/镁金属基体，其特征在于于该铝/镁金属基体表面磁控溅射防腐蚀层，所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，所述氮化铝梯度膜中N原子的数量百分含量由靠近铝/镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于所述铝铜膜的厚度为1.0 3. 0 μ m。
3.如权利要求1所述的壳体，其特征在于所述氮化铝梯度膜的厚度为0.5 1. 0 μ m。
4 如权利要求1所述的壳体，其特征在于所述铝/镁金属基体的材质为铝、铝合金、 镁或镁合金。
5.如权利要求1所述的壳体，其特征在于于所述防腐蚀层上磁控溅射色彩层，该色彩层为氮钛层或氮铬层。
6.一种壳体的制造方法，包括以下步骤提供铝/镁金属基体；在该铝/镁金属基体上磁控溅射防腐蚀层，所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，所述氮化铝梯度膜中N原子的原子百分含量由靠近铝 /镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。
7.如权利要求6所述的壳体的制造方法，其特征在于磁控溅射所述铝铜膜的工艺参数为以氩气为工作气体，其流量为100 300SCCm，设置占空比为30% 80%，于铝/镁金属基体上施加-50 -200V的偏压，选择铝铜合金靶材，所述合金靶中铜的原子百分含量为 0. 5% 25%，设置其功率为8 13kw，溅射温度为100 150°C，溅射时间为10 30min。
8.如权利要求6所述的壳体的制造方法，其特征在于磁控溅射所述氮化铝梯度膜的工艺参数为以氩气为工作气体，其流量为50 300sCCm，以氮气为反应气体，设置氮气的初始流量为10 150SCCm，在铝/镁金属基体上施加-100 -400V的偏压，选择铝铜合金靶材，所述铝铜合金靶中铜的原子百分含量为0. 5% 25%，设置其功率为2 16kw，每沉积10 15min将氮气的流量增大2 20sccm，沉积时间控制为60 120min。
9.如权利要求6所述的壳体的制造方法，其特征在于于该防腐蚀层上形成色彩层， 其工艺参数为开启一钛靶或铬靶的电源，设置其功率8 10kw，设置氮气流量为20 150sccm，溅射时间为20 30min。
全文摘要
一种壳体，包括铝/镁金属基体，形成于该铝/镁金属基体表面的防腐蚀层，及形成于防腐蚀层表面的色彩层，所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜，所述氮化铝梯度膜中N原子的数量百分含量由靠近铝/镁金属基体至远离铝/镁金属基体的方向呈梯度增加。所述壳体具有良好的耐腐蚀性及装饰性外观。本发明还提供了所述壳体的制造方法，包括以下步骤提供铝/镁金属基体；于铝/镁金属基体上磁控溅射防腐蚀层；所述防腐蚀层包括依次形成于铝/镁金属基体表面的铝铜膜和氮化铝梯度膜；在该防腐蚀层上磁控溅射具有装饰性的色彩层。
文档编号H05K5/04GK102548308SQ20101058494
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者张新倍, 蒋焕梧, 陈文荣, 陈晓强, 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