CN116005156B - 一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 - Google Patents
一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116005156B CN116005156B CN202211599278.6A CN202211599278A CN116005156B CN 116005156 B CN116005156 B CN 116005156B CN 202211599278 A CN202211599278 A CN 202211599278A CN 116005156 B CN116005156 B CN 116005156B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- target
- power
- palladium
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 75
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 75
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 73
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 43
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 43
- IEQUNHXCJVILJQ-UHFFFAOYSA-N aluminum palladium Chemical compound [Al].[Pd] IEQUNHXCJVILJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 41
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 32
- FXWOKQCOEKNKIZ-UHFFFAOYSA-N cerium palladium Chemical compound [Pd].[Ce] FXWOKQCOEKNKIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 claims description 10
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 10
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 9
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QDMRQDKMCNPQQH-UHFFFAOYSA-N boranylidynetitanium Chemical compound [B].[Ti] QDMRQDKMCNPQQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000013077 target material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- APHXJPQGKXKULX-UHFFFAOYSA-N [B].[N].[Ti] Chemical compound [B].[N].[Ti] APHXJPQGKXKULX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3].[AlH3] VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 1
- ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N boron;iron Chemical compound [Fe]#B ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及铝合金板材技术领域，具体为一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺。方案以铝合金基板作为基材，并在其表面进行溅射沉积膜层，以提高铝合金板材的耐腐蚀、耐磨性能，其中铝合金基板各组分含量为：以质量分数计，Zn：5.85～6.42％、Mg：2.2～2.3％、Cu：2.13～2.18％、Fe：0.05～0.055％、Si：0.02～0.041％、Mn：0.01～0.019％、Zr：0.094～0.12％、Cr：0.003～0.01％，余量为Al和不可避免的杂质，以该配方加工形成的铝合金基板，其具有较优异的力学性能，可适用于方案实施。本申请通过限定靶材的溅射顺序沉积并形成复合底膜，离子渗氮后进行DLC膜沉积，制备得到的铝合金板材具有优异的耐腐蚀性能，表面硬度高，耐磨性能优异，具有较高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金板材技术领域，具体为一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺。
背景技术
铝合金一般会在纯铝中加入一种或多种合金元素(如Cu、Zn、Mg)和一些微量元素，使其成分和组织结构发生改变，从而使其具有优异的力学强度和耐腐蚀性能，加工成型性能优异，因此，相比于现有公开的其他合金材料，铝合金已经逐渐成为工业化产品的首选加工材料，在航空航天、海运、汽车、建筑等领域应用广泛。
由于铝合金自身机械强度较低，耐磨性差，因此现有研发人员会对其进行表面修饰，利用阳极氧化、热喷涂、激光熔覆、电镀等工艺提高铝合金产品的表面耐磨性能和耐腐蚀性能，而类金刚石薄膜(DLC膜)的沉积也是现有较为常用的修饰方法，但现有工艺所得到的产品依旧无法满足我们的实际需求。
因此，本申请公开了一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺，以解决该技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗10～20min，吹干后表面通过氩气离子清洗5～10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
较优化的方案，步骤(1)中，共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为0.5～1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为1500～2000W，铝钯功率为300～500W，溅射10～20min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为100～200W，铝钯功率调整为150～200W，继续溅射5～10min；
S3：重复S1～S2步骤2～3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为1500～2000W，钛靶功率为1000～1200W，铝钯功率调整至为300～500W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射40～50min，关闭靶材，形成底膜。
较优化的方案，步骤(3)中，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为50～60mL/min，氩气流量为20～30mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为100～120℃，离子源功率4～5kW，沉积时间为2～3h。
较优化的方案，步骤(2)中，离子渗氮温度为460～480℃，渗氮时间为4～6h，渗氮压力为0.6～0.8Pa。
较优化的方案，步骤(2)中，离子渗氮时在铝合金基板周围摆放海绵钛、硼铁混合料，实现钛硼氮复合渗。
较优化的方案，铝合金基板周围1mm2单位面积内放置8～10mg混合料，且混合料中海绵钛、硼铁的质量比为3：1。
较优化的方案，步骤(1)中，铝合金基板各组分含量为：以质量分数计，Zn：5.85～6.42％、Mg：2.2～2.3％、Cu：2.13～2.18％、Fe：0.05～0.055％、Si：0.02～0.041％、Mn：0.01～0.019％、Zr：0.094～0.12％、Cr：0.003～0.01％，余量为Al和不可避免的杂质。
较优化的方案，根据以上任意一项所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺加工得到的铝合金板材。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明公开了一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺，方案以铝合金基板作为基材，并在其表面进行溅射沉积膜层，以提高铝合金板材的耐腐蚀、耐磨性能，其中铝合金基板各组分含量为：以质量分数计，Zn：5.85～6.42％、Mg：2.2～2.3％、Cu：2.13～2.18％、Fe：0.05～0.055％、Si：0.02～0.041％、Mn：0.01～0.019％、Zr：0.094～0.12％、Cr：0.003～0.01％，余量为Al和不可避免的杂质，以该配方加工形成的铝合金基板，其具有较优异的力学性能，可适用于方案实施。
在此基础上，方案先在铝合金基板表面砂纸打磨，无水乙醇、去离子水清洗后，利用氩气离子清洗，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶作为靶材共溅射，以沉积形成底膜；溅射沉积时，本申请将方案设计为“铬靶、铝钯配合预先溅射沉积形成底层、铝钯、二氧化铈钯配合溅射过渡膜，再利用钛靶、铝钯、铬靶共溅射”，从而形成复合底膜，其所实现的技术效果为：由于铝合金板材最外层为硬质DLC膜层，而铝合金基材的硬度相比较低，因此底膜作为二者的过渡层，能够为外层DLC膜提供支撑，不仅能够提高铝合金基材与DLC膜层的结合强度，同时还能够提高铝合金板材的承载能力和表面耐磨性能。
此处需强调：本申请创造性限定了各个靶材的溅射顺序，并以此构建了复合底膜，相比于单一的钛膜或铬膜，其对于DLC膜、铝铝合金基板之间的结合强度的提升更为显著，同时铝合金板材的表面耐磨性也得到提升。
同时，本方案在溅射底膜后，进行离子渗氮处理步骤，其步骤目的为：促进铝基金属间化合物的生成，一方面提高底膜的表面硬度，从而提高其承载能力，提高其与外层DLC膜层的结合强度，另一方面，离子渗氮后，底膜整体的致密度得以增加，且晶粒细化，尺寸更为均匀，其作为物理阻挡层，能够有效阻碍腐蚀介质的进入，从而提高铝合金板材的耐腐蚀性能。此处方案还提供了另外的实施例，如引入硼、钛，以实现硼钛氮共渗，本方案在铝合金表面离子渗氮，因此其温度应低于铝合金的过烧温度，以避免晶粒过度粗化，限定为“460～480℃”，温度较低的情况下，硼钛的引入能够促进扩渗效率，并且优化扩渗效果，从而提高底膜与铝合金基材的结合性能。
在此基础上，方案在铝合金基板最外侧沉积DLC膜，并限定工艺参数为：乙炔流量为50～60mL/min，氩气流量为20～30mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为100～120℃，离子源功率4～5kW，沉积时间为2～3h，DLC膜具有高硬耐磨、减磨润滑与耐蚀等特性，能够有效保证铝合金板材的综合性能；且由于复合底膜、离子渗氮步骤的存在，DLC薄膜与铝合金基板的结合强度高，耐磨性能进一步提升。
本申请公开了一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺，整体工艺设计合理，通过限定靶材的溅射顺序沉积并形成复合底膜，离子渗氮后进行DLC膜沉积，制备得到的铝合金板材具有优异的耐腐蚀性能，表面硬度高，耐磨性能优异，具有较高的实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中，铝合金基板各组分含量为：以质量分数计，Zn：5.85％、Mg：2.28％、Cu：2.13％、Fe：0.055％、Si：0.041％、Mn：0.019％、Zr：0.094％、Cr：0.003％，余量为Al和不可避免的杂质。
钛靶、铝钯、铬靶为纯钛、纯铝和纯铬；海绵钛粒度为3～5mm；以质量分数计，硼铁化学成分为：B：17.51％、Al：0.023％、Si：0.23％、P：0.031％、C：0.20％、S：0.003％，余量为铁。
实施例1：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗10min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射10min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射5min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射40min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为4h，渗氮压力为0.8Pa。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为100℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
实施例2：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射15min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射45min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为5h，渗氮压力为0.8Pa。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
实施例3：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗20min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射20min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射50min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为6h，渗氮压力为0.8Pa。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
实施例4：在离子渗氮过程中引入硼、钛。
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射15min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射45min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为5h，渗氮压力为0.8Pa。离子渗氮时在铝合金基板周围摆放海绵钛、硼铁混合料，实现钛硼氮复合渗，铝合金基板周围1mm2单位面积内放置10mg混合料，且混合料中海绵钛、硼铁的质量比为3：1。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
对比例1：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射15min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，铬靶，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射45min，关闭靶材，形成底膜。
(2)取步骤(1)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
以实施例2为对照组，对比例1中并未进行离子渗氮处理，其余工艺不变。
对比例2：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射15min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启铬靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率调整至为400W，以铝钯、铬靶共溅射45min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为5h，渗氮压力为0.8Pa。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
以实施例2为对照组，对比例2中并未引入钛靶，其余工艺不变。
对比例3：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以铬靶磁控溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶，铬靶功率为2000W，溅射90min；关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为5h，渗氮压力为0.8Pa。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
以实施例2为对照组，对比例3中并未引入铝钯、二氧化铈钯和钛靶，仅利用铬靶溅射，其余工艺不变。
对比例4：
一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗15min，吹干后表面通过氩气离子清洗10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为2000W，铝钯功率为300W，溅射15min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为200W，铝钯功率调整为150W，继续溅射10min；
S3：重复S1～S2步骤3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为2000W，钛靶功率为1200W，铝钯功率调整至为400W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射45min，关闭靶材，形成底膜。
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；离子渗氮温度为480℃，渗氮时间为5h，渗氮压力为0.8Pa。离子渗氮时在铝合金基板周围摆放海绵钛、硼铁混合料，实现钛硼氮复合渗，铝合金基板周围1mm2单位面积内放置10mg混合料，且混合料中海绵钛、硼铁的质量比为3：1。
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为60mL/min，氩气流量为20mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为120℃，离子源功率4kW，沉积时间为3h，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
以实施例4为对照组，对比例4中1mm2单位面积内放置4mg混合料，且海绵钛、硼铁的质量比为1：1。
检测实验：
1、取实施例1～4、对比例1～4制备的铝合金板材，通过划痕法测试DLC膜在铝合金基板表面的结合强度，测试时采用Rockwell C锥形金刚石压头，型号为AB228，锥角为120°，尖端半径为0.2μm。测试时渐进法向载荷0～15N，划痕长度为3mm，划痕速度为1.5mm/min。以涂层完全剥落的临界载荷表征结合强度。
2、取实施例1～4、对比例1～4制备的铝合金板材，进行摩擦磨损试验，测试时温度为25℃，湿度为60％，采用摩擦配副为直径6mm的GCr15钢球，滑动频率为5Hz，单次滑动行程为5mm。摩擦时间为30min，载荷为5N。测量并计算磨损率。
3、取实施例1～4、对比例1～4制备的铝合金板材，根据GB/T5938-86公开的《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐磨蚀试验方法中性盐雾试验(NSS)法》测试耐腐蚀性能，测试后根据GB/T5944-86评定耐腐蚀等级。
结论：本申请整体工艺设计合理，通过限定靶材的溅射顺序沉积并形成复合底膜，离子渗氮后进行DLC膜沉积，制备得到的铝合金板材具有优异的耐腐蚀性能，表面硬度高，耐磨性能优异，具有较高的实用性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取铝合金基板，表面砂纸打磨，依次采用无水乙醇、去离子水超声清洗10～20min，吹干后表面通过氩气离子清洗5～10min，再以二氧化铈靶、铝靶、钛靶、铬靶共溅射，沉积底膜；
步骤(1)中，共溅射具体步骤为：
S1：腔体内通入氩气，维持腔体压强为0.5～1.0Pa，先开启铬靶和铝靶，铬靶功率为1500～2000W，铝钯功率为300～500W，溅射10～20min；
S2：关闭铬靶，开启二氧化铈钯，二氧化铈钯功率为100～200W，铝钯功率调整为150～200W，继续溅射5～10min；
S3：重复S1～S2步骤2～3次，关闭二氧化铈钯；
S4：开启钛靶、铬靶，铬靶功率为1500～2000W，钛靶功率为1000～1200W，铝钯功率调整至为300～500W，以钛靶、铝钯、铬靶共溅射40～50min，关闭靶材，形成底膜；
铝合金基板各组分含量为：以质量分数计，Zn：5.85～6.42％、Mg：2.2～2.3％、Cu：2.13～2.18％、Fe：0.05～0.055％、Si：0.02～0.041％、Mn：0.01～0.019％、Zr：0.094～0.12％、Cr：0.003～0.01％，余量为Al和不可避免的杂质；
(2)在底膜表面进行离子渗氮处理；
(3)取步骤(2)处理后的铝合金基板，表面沉积DLC膜，去离子水超声清洗，真空干燥，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，其特征在于：步骤(3)中，DLC膜沉积工艺参数为：乙炔流量为50～60mL/min，氩气流量为20～30mL/min，控制腔体内压强为2.0Pa，基体温度为100～120℃，离子源功率4～5kW，沉积时间为2～3h。
3.根据权利要求1所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，其特征在于：步骤(2)中，离子渗氮温度为460～480℃，渗氮时间为4～6h，渗氮压力为0.6～0.8Pa。
4.根据权利要求3所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，其特征在于：步骤(2)中，离子渗氮时在铝合金基板周围摆放海绵钛、硼铁混合料，实现钛硼氮复合渗。
5.根据权利要求4所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺，其特征在于：铝合金基板周围1mm2单位面积内放置8～10mg混合料，且混合料中海绵钛、硼铁的质量比为3：1。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种耐蚀铝合金板材的加工工艺加工得到的铝合金板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211599278.6A CN116005156B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211599278.6A CN116005156B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116005156A CN116005156A (zh) | 2023-04-25 |
| CN116005156B true CN116005156B (zh) | 2024-10-22 |
Family
ID=86025753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211599278.6A Active CN116005156B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116005156B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105568211A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-05-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种铝合金表面等离子体扩渗强化的方法 |
| CN113025958A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-25 | 森科五金(深圳)有限公司 | 一种用于铝合金表面的复合膜层及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3871560B2 (ja) * | 2001-12-03 | 2007-01-24 | 昭和電工株式会社 | 皮膜形成処理用アルミニウム合金、ならびに耐食性に優れたアルミニウム合金材およびその製造方法 |
| CN102560392A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-11 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 铝及铝合金表面防腐处理方法及其制品 |
| CN109183020A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-11 | 合肥工业大学 | 一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法 |
| CN114045457A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-02-15 | 科汇纳米技术（深圳）有限公司 | 镀制类金刚石的方法及在汽车零件上的应用 |
| CN114606548B (zh) * | 2022-03-08 | 2024-01-30 | 江苏奥尔法领创高新科技有限公司 | 一种汽车铝合金表面改性工艺 |
-
2022
- 2022-12-12 CN CN202211599278.6A patent/CN116005156B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105568211A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-05-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种铝合金表面等离子体扩渗强化的方法 |
| CN113025958A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-25 | 森科五金(深圳)有限公司 | 一种用于铝合金表面的复合膜层及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116005156A (zh) | 2023-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107201499B (zh) | 一种钛合金切削用成分梯度TiAlXN涂层刀具及其制备方法 | |
| CN106702330A (zh) | 一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法 | |
| EP2940180B1 (en) | Steel sheet coated with aluminum-magnesium, and method for manufacturing same | |
| CN102787300A (zh) | 一种超临界水冷堆燃料包壳表面的Cr/CrAlN梯度涂层工艺 | |
| CN113073293B (zh) | 一种改善e690钢摩擦学性能的结构及方法 | |
| JP2017512909A (ja) | 複数層基板および製造方法 | |
| CN105925775B (zh) | 一种厚度≤0.1mm的耐蚀性装饰用复合镀层钢带的生产方法 | |
| CN108045020A (zh) | 一种双覆铝钢复合材料及其制备方法 | |
| CN116005156B (zh) | 一种耐蚀铝合金板材及其加工工艺 | |
| CN106893991A (zh) | 一种Zr‑B‑O‑N纳米复合涂层制备工艺 | |
| CN112662939B (zh) | 一种表面沉积涂层的超薄永磁体 | |
| TWI652355B (zh) | 熱浸鍍鋅鋼材及其製造方法 | |
| CN112359319B (zh) | 一种双周期耐磨抗菌和高韧性复合薄膜的制备方法 | |
| JP3390776B2 (ja) | アルミニウムの拡散希釈を利用した鋼の表面改質方法 | |
| CN109518184B (zh) | 一种Hf-BHfN-BHfNC复合涂层刀具及其制备方法 | |
| CN111020579B (zh) | 一种在钛合金上制备TiB2颗粒增强高熵合金涂层的方法 | |
| CN109252137B (zh) | 锆合金表面涂层的制备方法 | |
| CN112553660B (zh) | 一种铝合金表面电镀铬与pvd镀膜复合强化方法 | |
| KR20150061410A (ko) | 가공성이 우수한 열간 프레스 성형용 강판 및 이의 제조방법 | |
| CN102808145A (zh) | 一种具有耐高温涂层的锌合金模具的制备方法 | |
| CN104943269B (zh) | 一种局部强化热轧镀锌铝钢板及其制造方法 | |
| CN111304661A (zh) | 铝硅镁镀层及其制备方法 | |
| CN116555606B (zh) | 一种耐磨型铝合金管道的制备方法 | |
| CN115595532B (zh) | 一种多层结构硬质涂层及其制备方法与应用 | |
| CN116288159A (zh) | 金属基涂覆冲压钢板及其真空沉积制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |