CN102548309A

CN102548309A - 壳体及其制造方法

Info

Publication number: CN102548309A
Application number: CN2010105989233A
Authority: CN
Inventors: 张新倍; 陈文荣; 蒋焕梧; 陈正士; 廖高宇; 熊小庆
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明提供一种壳体，由铝或铝合金基体、依次形成于该铝或铝合金基体上的氮氧化铝层及氮化铝层构成，所述氮氧化铝层含有AlN相、Al₂0₃相及Al(N，O)固溶相。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。

Description

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，特别涉及一种铝合金壳体及其制造方法。

背景技术

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。

提高铝合金耐腐蚀性的方法通常是在其表面形成保护性的膜层。传统的阳极氧化、烤漆及电镀等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。而真空镀膜(PVD)技术虽是一种非常环保的镀膜工艺，且可镀制的膜层种类丰富、耐磨性能优异，但PVD工艺沉积的膜层大多以柱状晶形态生长，因此膜层存在大量的晶间间隙，导致膜层致密性不够而对铝合金的耐腐蚀性能的提高有限。

研究发现，于铝合金基体上溅镀铝层及氮氧化铝层，可显著提高铝合金基体的耐腐蚀性能。但由于在氮氧化铝层的制备过程中难以通过靶材功率、反应气体流量等参数的控制得到所需的颜色，使制得的氮氧化铝层容易出现异色、带蓝或带红等现象，如此严重影响了氮氧化铝层的美观，限制了氮氧化铝层作为装饰性膜层的应用。

发明内容

鉴于此，提供一种具有较好的耐腐蚀性及装饰性外观的铝或铝合金的壳体。

另外，还提供一种上述壳体的制造方法。

一种壳体，由铝或铝合金基体、依次形成于该铝或铝合金基体上的氮氧化铝层及氮化铝层构成，所述氮氧化铝层含有AlN相、Al₂O₃相及Al(N，O)固溶相。

一种壳体的制造方法，其包括如下步骤：

提供铝或铝合金基体；

以铝靶为靶材，以氮气和氧气为反应气体，于该铝或铝合金基体上磁控溅射形成氮氧化铝层，该氮氧化铝层含有AlN相、Al₂O₃相及Al(N，O)固溶相；

以铝靶为靶材，以氮气为反应气体，于该氮氧化铝层上磁控溅射形成氮化铝层。

所述氮氧化铝层致密性好且氮化铝层本身具有良好的耐腐蚀性，因此，经上述制造方法形成的壳体具有较好的耐腐蚀性。此外，所述氮化铝层的形成还能使所述壳体呈现出良好的装饰性外观。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式壳体的剖视示意图；

图2为制造图1中壳体所用真空镀膜机的示意图。

主要元件符号说明

壳体 10

铝合金基体 11

氮氧化铝层 13

氮化铝层 15

镀膜机 100

镀膜室 20

真空泵 30

轨迹 21

靶材 22

气源 23

具体实施方式

请参阅图1，本发明一较佳实施例的壳体10包括铝或铝合金基体11、依次形成于该铝或铝合金基体11上的AlON(氮氧化铝)层及AlN(氮化铝)层15。所述壳体10可为3C电子产品的壳体，也可为建筑用件及汽车等交通工具的零部件等。

所述AlON层13及AlN层15均通过磁控溅射镀膜法形成。

所述AlON层13的厚度为0.5～1.5μm。所述AlON层13的颜色以不影响AlN层15的色调为佳，比如可为银色、白色及灰白色等浅色调。所述AlON层13中铝元素的质量百分含量为40％～65％，氧元素的质量百分含量为30％～45％，氮元素的质量百分含量为5％～15％。所述AlN层15的厚度为0.2～0.5μm。所述AlN层15中铝元素的质量百分含量为70％～90％，氮元素的质量百分含量为15％～30％。

请一并参阅图2所示，所述壳体10的制造方法主要包括如下步骤：

提供铝或铝合金基体11，将所述铝或铝合金基体11放入盛装有无水乙醇或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去铝或铝合金基体11表面的杂质和油污。清洗完毕后烘干备用。

提供一镀膜机100，将所述铝或铝合金基体11置于该镀膜机100内，采用磁控溅射镀膜法依次于铝或铝合金基体11上形成AlON层13及AlN层15。

所述镀膜机100包括一镀膜室20及连接在镀膜室20的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室20抽真空。该镀膜室20内设有工件架(未图示)、二靶材22。工件架带动铝或铝合金基体11沿圆形轨迹21运行，且铝或铝合金基体11在沿轨迹21运行时亦自转。二靶材22相对地设置在轨迹21的内外侧。每一靶材22的两端均设有气源23，该气源23输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。当铝或铝合金基体11穿过二靶材22之间时，将镀上第一靶材22表面溅射出的粒子。在本实施例中，靶材22为铝靶。

于该铝或铝合金基体11上形成AlON层13的具体操作方法及工艺参数为：对该镀膜室20进行抽真空处理至真空度为8.0×10^-3Pa，以氩气为工作气体，以氮气及氧气为反应气体，向镀膜室20内通入流量为100～200sccm的氩气、流量为10～100sccm的氮气及流量为10～100sccm的氧气，设置所述工件架的公转速度为0.5～3.0r/min(revolution per minute，转/分钟)，加热所述镀膜室20至100～150℃(即溅射温度为100～150℃)；开启已置于所述真空镀膜机100中的靶材22的电源，设定其功率为5～10kw，于铝或铝合金基体11上施加-100～-300V的偏压，并设置占空比为30～70％，沉积Al ON层13。沉积该AlON层13的时间为30～120min。

于该铝或铝合金基体11上形成AlN层15的具体操作及工艺参数如下：停止通入反应气体氧气，调节氩气的流量为120～180s ccm、氮气的流量为10～100sccm，设置靶材22的电源功率为8～10kw，于铝或铝合金基体11上施加-150～-250V的偏压，保持所述溅射温度不变，沉积AlN层15。沉积该AlN层15的时间为15～40min。

在所述AlON层13的形成过程中，Al不仅能与N、O形成Al(N，O)固溶相，还能分别与N、O形成AlN相、Al₂O₃相。AlN相、Al₂O₃相及Al(N，O)固溶相多相混合物同时生长，能互相抑制柱状晶体的生长，如此可显著提高该AlON层13的致密性。所述AlON层13致密性的提高，可大大增强铝或铝合金基体11的耐腐蚀性。形成的所述AlN层15本身具有良好的耐腐蚀性。因此，经上述制造方法形成的壳体10具有较好的耐腐蚀性。

另外，在保证壳体10具有较好的耐腐蚀性的同时，还可通过对反应气体氮气的流量及沉积时间的控制来改变AlN层15的各组分的含量，从而使AlN层15呈现出银色、蓝色、黄色及紫色等颜色以及上述颜色的过渡色，以丰富所述壳体10的装饰性外观。

下面通过实施例来对本发明进行具体说明。

实施例1

(1)镀膜前处理

将所述铝或铝合金基体11放入盛装有无水乙醇溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，清洗时间为30min。

(2)磁控溅射形成AlON层13

对该镀膜室20进行抽真空处理至本底真空度为8.0×10^-3Pa，向镀膜室20内通入流量为150sccm的氩气、流量为40sccm的氮气及流量为60sccm的氧气，设置所述工件架的公转速度为0.5r/min，加热所述镀膜室20至120℃(即溅射温度为120℃)；开启已置于所述真空镀膜机100中的靶材22的电源，设定其功率为8kw，于铝或铝合金基体11上施加-200V的偏压，并设置占空比为50％，沉积AlON层13。沉积该AlON层13的时间为60min。

(2)磁控溅射形成AlN层15

停止通入氧气，调节氩气的流量为150sccm、氮气的流量为60sccm，设置靶材22的电源功率为8kw，于铝或铝合金基体11上施加-200V的偏压，保持所述溅射温度不变，沉积AlN层15。沉积该AlN层15的时间为30min。

实施例2

(1)镀膜前处理

(2)磁控溅射形成AlON层13

对该镀膜室20进行抽真空处理至本底真空度为8.0×10^-3Pa，向镀膜室20内通入流量为150sccm的氩气、流量为20sccm的氮气及流量为30sccm的氧气，设置所述工件架的公转速度为0.5r/min，加热所述镀膜室20至120℃(即溅射温度为120℃)；开启已置于所述真空镀膜机100中的靶材22的电源，设定其功率为8kw，于铝或铝合金基体11上施加-200V的偏压，并设置占空比为50％，沉积AlON层13。沉积该AlON层13的时间为60min。

(3)磁控溅射形成AlN层15

停止通入氧气，调节氩气的流量为150sccm、氮气的流量为40sccm，设置靶材22的电源功率为8kw，于铝或铝合金基体11上施加-200V的偏压，保持所述溅射温度不变，沉积AlN层15。沉积该AlN层15的时间为30min。

对所述壳体10进行35℃中性盐雾(NaCl浓度为5％)测试。结果表明，由本发明较佳实施例1及2所制得的壳体10均在48小时后才出现腐蚀现象，且经所述制造方法形成于铝或铝合金基体11表面的AlN层15完好、未发生脱落及异色等现象。可见，由本发明较佳实施例的制造方法制得的壳体10具有良好的耐腐蚀性，且经长时间使用后仍具有较好的装饰性外观。

Claims

1.一种壳体，其特征在于：该壳体由铝或铝合金基体、依次形成于该铝或铝合金基体上的氮氧化铝层及氮化铝层构成，所述氮氧化铝层含有AlN相、Al₂O₃相及Al(N，O)固溶相。

2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氮氧化铝层中中铝元素的质量百分含量为40％～65％，氧元素的质量百分含量为30％～45％，氮元素的质量百分含量为5％～15％。

3.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氮化铝层中铝元素的质量百分含量为70％～90％，氮元素的质量百分含量为15％～30％。

4.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氮氧化铝层及氮化铝层通过磁控溅射镀膜法形成。

5.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氮氧化铝层的厚度为0.5～1.5μm。

6.一种壳体的制造方法，其包括如下步骤：

提供铝或铝合金基体；

7.如权利要求6所述的壳体的制造方法，其特征在于：溅射所述氮氧化铝层的工艺参数为：氮气的流量为10～100sccm，氧气的流量为10～100sccm，以氩气为工作气体，氩气流量为100～200sccm，铝靶的功率为5～10kw，溅射温度为100～150℃。

8.如权利要求7所述的壳体的制造方法，其特征在于：溅射所述氮氧化铝层的时间为30～120min。

9.如权利要求6所述的壳体的制造方法，其特征在于：溅射所述氮化铝层的工艺参数为：以氩气为工作气体，氩气的流量为120～180sccm，氮气的流量为10～100sccm，铝靶的电源功率为8～10kw，于铝或铝合金基体上施加-150～-250V的偏压，溅射温度为100～150℃，溅射时间为15～40min。