CN103757614B - 一种镁及镁合金的镀层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁及镁合金的镀层，镀层依次包括沉积在镁及镁合金表面的镍金属镀层、过渡层和主体镀层；过渡层为金属元素镀层，主体镀层为金属氮化物镀层或类石墨碳镀层；镍金属镀层通过化学镀镍技术沉积在镁及镁合金表面，过渡层通过物理气相沉积的方法沉积在镍金属镀层上，主体镀层通过物理气相沉积的方法沉积在过渡层上；镁及镁合金的镍金属镀层的厚度为1～100μm，镁及镁合金的过渡层和主体镀层的厚度为0.1～20μm。本发明大幅提高了镀层与镁及镁合金基体间的结合力和镀层本身的致密度，使得具有镀层的镁及镁合金具有优异的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

Description

一种镁及镁合金的镀层及其制备方法

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理领域，尤其涉及一种适用于镁及镁合金的镀层及其制备方法。

背景技术

作为“21世纪的绿色工程材料”，镁合金以其低密度、高比强度和比刚度、优良的阻尼减震等性能，在航空、航天、汽车、电子等行业应用潜力很大。镁的密度为1.8g/cm³，为铝的三分之二，钢的四分之一，钛的三分之一。镁合金的比重虽然比塑料重，但是单位重量的强度和弹性率比塑料高。所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。

近年来，虽然在镁合金开发上已经取得了可喜的进展，但是镁合金在实际应用中还有很多问题亟待解决。一方面，镁的化学活性较高，标准电极电位很负（-2.37V），镁合金具有负差数效应，即使在室温下也会与空气发生反应生成一层自然氧化膜，这层膜对基体虽有一定的防护作用，但不适用于大多数腐蚀性环境。这使镁合金的腐蚀与防护问题一直没有得到很好的解决。特别是在户外恶劣的服役环境下镁合金耐腐蚀性差就是其面临的主要挑战之一。另一方面，由于镁合金通常较软，其耐磨性能较差。这两点在一定程度上制约了它的应用。由于腐蚀与磨损都是材料的表面行为，因此，为了拓展和开发镁合金的潜力，采用适当的表面改性技术改善镁合金的表面性能具有重要的现实意义。

化学镀作为一种常见成熟的表面处理方法，已经被广泛应用于各种零部件上来提高金属材料的耐腐蚀性能、硬度、耐磨损性能等。申请号为CN201210487224.0的中国发明专利申请公开了一种用于镁合金直接化学镀镍磷溶液及化学镀镍磷镀层工艺，该工艺采用以醋酸镍或硫酸镍为主盐，次亚磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠、甘氨酸或丁二酸钠为复合络合剂，氟化氢铵为缓蚀剂，醋酸钠为缓冲剂，氯化镉为稳定剂的溶液在镁合金表面直接沉积镍镀层。

另一方面，物理气相沉积（PVD）作为一种较为广泛应用的技术，可以在不改变基体力学性能和尺寸精度的情况下在材料表面沉积一层或多层薄膜从而有效提高材料各种性能。申请号为CN200510047631.X的中国发明专利申请公开了一种镁合金防护方法，采用物理气相沉积（PVD）的方法在AZ91D镁合金表面沉积了多层Al或多层Al/TiN涂层。但是，由于PVD技术固有的缺点，薄膜的生长从初始的形核至膜层的生长均是以一种非连续、非均匀的方式进行。因此，沉积的薄膜通常呈柱状生长，极易在镀层中形成各种形式的缺陷。尤其是通孔的形成，会在薄膜与镁合金基体间形成较大的电位差从而形成电偶腐蚀，导致镁合金腐蚀速度增大。

因此，针对现有技术中在镁合金表面PVD沉积镀层膜基结合差和易产生孔隙等缺点，本领域的技术人员致力于开发一种复合处理方法对镁及镁合金进行复合表面处理，生成耐腐蚀耐磨的多层镀层，提高镁及镁合金的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种镁及镁合金的镀层、以及通过化学镀镍和物理气相沉积的复合处理方法在镁及镁合金的表面生成耐腐蚀耐磨损的多层镀层的制备方法，提高镁及镁合金的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

为实现上述目的，在一个方面，本发明提供了一种镁及镁合金的镀层，镀层依次包括沉积在镁及镁合金表面的镍金属镀层、过渡层和主体镀层；过渡层为金属元素镀层，主体镀层为金属氮化物镀层或类石墨碳镀层；镍金属镀层通过化学镀镍技术沉积在镁及镁合金表面，过渡层通过物理气相沉积的方法沉积在镍金属镀层上，主体镀层通过物理气相沉积的方法沉积在过渡层上。

进一步地，过渡层的金属元素为铝、铬或钛中的一种，主体镀层的金属氮化物为氮化铝、氮化铬或氮化钛中的一种。

进一步地，过渡层的金属元素与主体镀层的金属氮化物可以任意组合匹配。

可选地，过渡层的金属元素为铝，主体镀层的金属氮化物为氮化铝。

可选地，过渡层的金属元素为铬，主体镀层的金属氮化物为氮化铬。

可选地，过渡层的金属元素为钛，主体镀层的金属氮化物为氮化钛。

在另一个方面，本发明还提供了一种上述镁及镁合金的镀层的制备方法，包括如下步骤：

a）对镁及镁合金进行预处理；

b）采用化学镀镍方法对步骤a）中预处理后的镁及镁合金进行化学镀镍；

c）采用物理气相沉积方法对步骤b）中化学镀镍后的镁及镁合金进行镀膜。

进一步地，步骤a）的预处理依次包括工序：①碱洗1、②酸洗1、③碱洗2和④酸洗2；

①碱洗1的溶液为苛性碱和第一添加剂的混合溶液，苛性碱的浓度为25～90g/L，第一添加剂的浓度为5～30g/L，①碱洗1的温度为55℃～95℃，①碱洗1的时间为5～15分钟；苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种；第一添加剂为磷酸盐，磷酸盐为六偏磷酸钠、磷酸钠或磷酸钾；

②酸洗1的溶液为液体酸或固体酸，溶液的浓度为20～120g/L，②酸洗1的时间为10～50秒；液体酸为磷酸、植酸、硝酸、盐酸中的一种或两种；固体酸为硼酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种；

③碱洗2的溶液为苛性碱和第二添加剂的混合溶液，苛性碱的浓度为20～100g/L，第二添加剂的浓度为20～80g/L，③碱洗2的温度为55℃～95℃，③碱洗2的时间为③碱洗2；苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种；第二添加剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或全氟辛基磺酸四乙基胺；

④酸洗2的溶液为液体酸或固体酸，溶液的浓度为20～120g/L，②酸洗2的时间为10～50秒；液体酸为磷酸、植酸、硝酸、盐酸中的一种或两种；固体酸为硼酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种。

进一步地，步骤b）的化学镀镍的溶液为碱式碳酸镍、次亚磷酸钠、氢氟酸、乳酸和光亮剂的混合溶液；光亮剂由硫酸镉和碘酸钾组成；

碱式碳酸镍的浓度为10～20g/L，次亚磷酸钠的浓度为20～35g/L，氢氟酸的浓度为20～50ml/L，乳酸的浓度为20～40ml/L，硫酸镉的浓度为1.8～3.8mg/L，碘酸钾的浓度为3～5mg/L；溶液的PH值为4.5～5.0之间；

化学镀镍的温度为80℃～90℃，化学镀镍的时间为0.5～3小时。

进一步地，步骤c）的镀膜包括如下工序：

i）离子溅射清洗步骤b）中化学镀镍后的镁及镁合金；

ii）在工序i）中离子溅射清洗后的镁及镁合金的表面采用物理气相沉积方法沉积金属过渡层；

iii）在工序ii）中所得的镁及镁合金的金属过渡层的表面采用物理气相沉积方法沉积金属氮化物镀层或类石墨碳镀层。

进一步地，工序i）中，离子溅射清洗是指：将化学镀镍的镁及镁合金经过化学超声清洗干净后，放入镀膜设备中，抽真空使本底真空度维持在1×10^-7～5×10^-2Torr，进一步通入氩气，使真空度维持在1×10^-3～10Torr；开启金属靶使电流为0.1～10A，在-1000～0V的偏压下清洗样品10分钟～1小时，以清除样品表面可能残存的氧化膜、杂质等，获得完全洁净，且具有一定的表面粗糙度的表面。

其中，本底真空度是指在真空镀膜中利用真空抽气系统使在一定的空间内的气体达到一定的真空度，而这一真空度恰能满足该种被镀物品沉积时所要求的真空度（不同样品对本底真空度有不同的需求）。

进一步地，工序ii）中，控制工序i）中所得的镁及镁合金的偏压为-500～0V，开启金属靶使电流为0.1～10A，在镁及镁合金的表面沉积金属过渡层10分钟～2小时。

进一步地，工序iii）中，控制工序ii）中所得的镁及镁合金的偏压为-200～0V，金属靶的电流为0.1～10A，以1～100SCCM的速率向镀膜设备中通入氮气，在镁及镁合金的表面依次沉积金属-氮过镀层和金属氮化物层，沉积时间为0～10小时，制得镁及镁合金的镀层。

可选地，工序iii）中，控制工序ii）中所得的镁及镁合金的偏压为-200～0V，金属靶的电流为0.1～10A，调节石墨靶电流由0至10A逐渐变大，在镁及镁合金的表面沉积金属-碳过渡层；逐渐减小金属靶的电流至零，继续在镁及镁合金的表面沉积类石墨碳镀层，沉积时间为0～10小时，制备镁及镁合金的镀层。

其中，物理气相沉积过程中，通过工艺参数的调节，在金属过渡层和金属氮化物层之间还沉积了一层金属-氮过镀层的过渡层，可以显著提高了镀层与化学镀镍镀层间的结合力和镀层本身的致密度。同样，通过工艺参数的调节，在金属过渡层和类石墨碳镀层之间沉积了一层金属-碳过渡层，用于提高了镀层与化学镀镍镀层间的结合力和镀层本身的致密度。

进一步地，镁及镁合金的镍金属镀层的厚度为1～100μm，镁及镁合金的物理气相沉积镀层的厚度为0.1～20μm。

由此可见，本发明具有如下技术效果：

1、在一个方面，本发明提供了一种镁及镁合金的镀层，通过在镁及镁合金的基体上化学镀膜技术沉积一层镍金属镀层、再物理气相沉积沉积一层过渡层和金属氮化物镀层或类石墨碳镀层，提高镁及镁合金的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

2、在另一个方面，本发明还提供了一种上述镁及镁合金的镀层的制备方法，与现有技术相比，该方法采用独特的化学镀镍之前的预处理方法，可得到比传统化学镀镍方法结合更好、更致密的镍镀层；并且，首次提出采用化学镀镍与物理气相沉积方法相结合的方式在镁及镁合金表面制备多层镀层；物理气相沉积中通过调整金属靶（Cr、Al、Ti等）和石墨靶的电流、氮气流量、基体偏压等工艺参数来调整镀层的结构和成分，大幅提高了镀层与镁及镁合金基体间的结合力和镀层本身的致密度，使得具有多层镀层的镁及镁合金具有优异的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例1沉积在镁合金表面上的C/Cr+Ni多层镀层的横截面扫描电子显微镜图片；

图2是本发明的实施例1沉积在镁合金表面上的C/Cr+Ni多层镀层的表面形貌显微镜图片；

图3为实施例1-3制备的镁合金的镀层在氯化钠腐蚀溶液中的电化学极化曲线比较图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对本发明的限定。

本发明提供了镁及镁合金的镀层、以及通过化学镀镍和物理气相沉积的复合处理方法在镁及镁合金的表面生成耐腐蚀耐磨的多层镀层的制备方法，在该制备方法中，首先采用独特的预处理方法对镁及镁合金预处理，然后化学镀镍，最后采用物理气相沉积（PVD）的方法在已镀镍的镁及镁合金上沉积以金属元素（Cr、Al、Ti等）为主的过渡层、以金属氮化物（AlN、CrN、TiN等）或碳膜为镀层主体的镀层。

实施例1

一种镁及镁合金的镀层的制备方法，包括如下步骤：

首先，对镁及镁合金进行化学镀镍之前的预处理。预处理方法包括①碱洗1；②酸洗1；③碱洗2；④酸洗2；如表1所示。

表1：实施例1使用的化学镀镍预处理方法

然后，采用化学镀镍方法对预处理后的镁或镁合金样品进行化学镀镍。化学镀镍溶液配方如下：

碱式碳酸镍：16g/L；次亚磷酸钠28g/L；氢氟酸40ml/L；乳酸30ml/L；光亮剂由硫酸镉2.4mg/L和碘酸钾4.6mg/L组成。镀镍的操作温度为85℃，PH值为4.5～5.0之间，处理时间1小时。

最后，对已化学镀镍的镁或镁合金样品进行物理气相沉积镀膜，具体工序如下：

一、离子溅射清洗：将超声清洗干净的已化学镀镍镁或镁合金样品置于UDP650闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜设备中，开始进行抽真空，使本底真空度低于5×10^-6Torr，开始通入氩气，使真空度维持在2×10^-2Torr。；

二、加偏压至-500V，开启铬靶电流，控制在0.5A，对样品清洗30分钟，以清除样品表面可能残存的氧化膜和杂质等，并获得一定的表面粗糙度。

三、沉积纯铬金属过渡层：调整基体偏压至-70V，铬靶电流7A，沉积Cr过渡层15分钟。

四、沉积铬-碳过渡层：开启石墨靶，使石墨靶电流从0.5A逐渐上升至6A，控制偏压在-60V，铬靶电流7A，沉积铬-碳过渡层15分钟。

五、沉积类石墨碳镀层：使铬靶电流从7A逐渐下降，直至停止铬靶电流；控制偏压在-60V，石墨靶电流为6A，沉积类石墨碳镀层2小时，制得表面带多层梯度的镀层。

制得实施例1样品后，采用扫描电子显微镜观察样品的横截面形貌和表面形貌。如图1所示，制得的镀层总厚度约为22.5μm，其中底层为镁合金基底1，镀镍层2厚度约为20.83μm，类石墨镀层3约为1.67μm。镁合金基体1与镀镍层2之间结合致密牢靠，镀镍层2与类石墨镀层3间的结合也非常紧密，无明显缺陷。采用扫描电子显微镜观察样品的表面形貌，如图2所示，多层镀层致密无明显孔洞。采用线性极化扫描测试实施例1样品在氯化钠溶液中的耐腐蚀性能。具体为采用德国Zahner Zennium电化学工作站，并采用三电极体系，参比电极是饱和甘汞电极，铂片电极作为对电极，样品作为工作电极。如图3中实施例1曲线所示，镁合金的耐腐蚀性能有极大提高。

可选地，本实施例中的金属铬可替换为铝或钛，制得镁及镁合金的镀层材料。

实施例2：

一种镁及镁合金的镀层的制备方法，包括如下步骤：

首先，对镁及镁合金进行化学镀镍之前的预处理。预处理方法包括①碱洗1；②酸洗1；③碱洗2；④酸洗2；如表2所示。

表2：实施例2使用的化学镀镍预处理方法

然后，采用与实施例1完全相同的化学镀镍方法对预处理后的镁或镁合金样品进行化学镀镍。

最后，对已化学镀镍的镁或镁合金样品进行物理气相沉积镀膜，具体工序如下：

一、离子溅射清洗：将超声清洗干净的已化学镀镍镁或镁合金样品置于UDP650闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜设备中，开始进行抽真空，使本底真空度低于5×10^-6Torr，开始通入氩气，使真空度维持在2×10^-2Torr。

二、加偏压至-500V，开启铝靶电流，控制在0.5A，对样品清洗30分钟，以清除样品表面可能残存的氧化膜和杂质等，并获得一定的表面粗糙度。

三、沉积纯铝过渡层：调整基体偏压至-70V，铝靶电流7A，沉积铝过渡层15分钟。

四、沉积铝-氮过渡层：开始通入氮气，使氮气流量从2SCCM逐渐上升至25SCCM，控制偏压在-60V，铝靶电流7A，沉积铝-氮过渡层15分钟。

五、沉积氮化铝镀层：使铝靶电流保持在7A，控制偏压在-60V，氮气流量25SCCM，沉积氮化铝镀层2小时，制得表面带多层梯度的镀层。

采用与实施例1相同的腐蚀测试方法对实施例2样品进行检测。如图3中显示，实施例2制备样品的耐腐蚀性能较普通的镁合金有微量提高。

实施例3

一种镁及镁合金的镀层的制备方法，包括如下步骤：

首先，对镁及镁合金进行化学镀镍之前的预处理。预处理方法包括①碱洗1；②酸洗1；③碱洗2；④酸洗2；如表3所示。

表3：实施例3使用的化学镀镍预处理方法

然后，采用与实施例1完全相同的化学镀镍方法对预处理后的镁或镁合金样品进行化学镀镍。

最后，对已化学镀镍的镁或镁合金样品进行物理气相沉积镀膜，具体工序如下：

一、离子溅射清洗：将超声清洗干净的已化学镀镍镁或镁合金样品置于UDP650闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜设备中，开始进行抽真空，使本底真空度低于5×10^-6Torr，开始通入氩气，使真空度维持在2×10^-2Torr；

二、加偏压至-500V，开启钛靶电流，控制在0.5A，对样品清洗30分钟，以清除样品表面可能残存的氧化膜和杂质等，并获得一定的表面粗糙度；

三、沉积纯钛过渡层：调整基体偏压至-70V，钛靶电流7A，沉积钛过渡层15分钟。

四、沉积钛-氮过渡层：开始通入氮气，使氮气流量从2SCCM逐渐上升至25SCCM，控制偏压在-60V，钛靶电流7A，沉积钛-氮过渡层15分钟；

五、沉积氮化钛镀层：使钛靶电流保持在7A，控制偏压在-60V，氮气流量25SCCM，沉积氮化钛镀层2小时，制得表面带多层梯度的镀层。

采用与实施例1相同的腐蚀测试方法对实施例2样品进行检测。如图3中显示，实施例3制备样品的耐腐蚀性能较普通的镁合金有少量提高。

实施例4

一种镁及镁合金的镀层的制备方法，包括如下步骤：

首先，对镁及镁合金进行化学镀镍之前的预处理。预处理方法包括①碱洗1；②酸洗1；③碱洗2；④酸洗2；如表3所示。

表3：实施例3使用的化学镀镍预处理方法

然后，采用与实施例1完全相同的化学镀镍方法对预处理后的镁或镁合金样品进行化学镀镍。

最后，对已化学镀镍的镁或镁合金样品进行物理气相沉积镀膜，具体工序如下：

一、离子溅射清洗：将超声清洗干净的已化学镀镍镁或镁合金样品置于UDP650闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜设备中，开始进行抽真空，使本底真空度低于5×10^-6Torr，开始通入氩气，使真空度维持在2×10^-2Torr；

二、加偏压至-500V，开启铬靶电流，控制在0.5A，对样品清洗30分钟，以清除样品表面可能残存的氧化膜和杂质等，并获得一定的表面粗糙度；

三、沉积纯铬过渡层：调整基体偏压至-70V，铬靶电流7A，沉积铬过渡层15分钟。

四、沉积铬-氮过渡层：开始通入氮气，使氮气流量从2SCCM逐渐上升至25SCCM，控制偏压在-60V，铬靶电流7A，沉积铬-氮过渡层15分钟；

五、沉积氮化铬镀层：使铬靶电流保持在7A，控制偏压在-60V，氮气流量25SCCM，沉积氮化铬镀层2小时，制得表面带多层梯度的镀层。

由此可见，本实施例的镁及镁合金的镀层，通过在镁及镁合金的基体上化学镀膜技术沉积一层镍金属镀层、再物理气相沉积沉积一层过渡层和金属氮化物镀层或类石墨碳镀层，提高镁及镁合金的耐腐蚀性能和耐磨损性能。

此外，本实施例的镁及镁合金的镀层的制备方法的制备方法，与现有技术相比，该方法采用独特的化学镀镍之前的预处理方法，可得到比传统化学镀镍方法结合更好、更致密的镍镀层。并且，首次提出采用化学镀镍与物理气相沉积方法相结合的方式在镁及镁合金表面制备多层镀层。物理气相沉积中通过调整金属靶（Cr、Al、Ti等）和石墨靶的电流、氮气流量、基体偏压等工艺参数来调整镀层的结构和成分，大幅提高了镀层与镁及镁合金基体间的结合力和镀层本身的致密度，使得具有多层镀层的镁及镁合金具有优异的耐腐蚀和耐磨性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种镁及镁合金的镀层的制备方法，其特征在于，

所述镀层依次包括沉积在镁及镁合金表面的镍金属镀层、过渡层和主体镀层；所述过渡层为金属元素镀层，所述主体镀层为金属氮化物镀层或类石墨碳镀层；所述镍金属镀层通过化学镀镍技术沉积在镁及镁合金表面，所述过渡层通过物理气相沉积的方法沉积在所述镍金属镀层上，所述主体镀层通过物理气相沉积的方法沉积在所述过渡层上；所述镁及镁合金的镍金属镀层的厚度为1～100μm，所述镁及镁合金的过渡层和主体镀层的厚度为0.1～20μm；

其中，当所述主体镀层为所述金属氮化物镀层时，所述金属元素镀层和所述金属氮化物镀层之间沉积有金属-氮过渡层；当所述主体镀层为所述类石墨碳镀层时，所述金属元素镀层和所述类石墨碳镀层之间沉积有金属-碳过渡层；

所述制备方法包括如下步骤：

a)对所述镁及镁合金进行预处理；

b)采用化学镀镍方法对步骤a)中所述预处理后的镁及镁合金进行化学镀镍；

c)采用物理气相沉积方法对步骤b)中所述化学镀镍后的镁及镁合金进行镀膜；

所述步骤c)的所述镀膜包括如下工序：

i)离子溅射清洗所述步骤b)中所述化学镀镍后的镁及镁合金；

ii)在所述工序i)中所述离子溅射清洗后的镁及镁合金的表面采用物理气相沉积方法沉积金属过渡层；

iii)在所述工序ii)中所得的镁及镁合金的所述金属过渡层的表面采用物理气相沉积方法沉积金属氮化物镀层或类石墨碳镀层；

所述工序iii)中，控制所述工序ii)中所得的镁及镁合金的偏压为-200～0V，金属靶的电流为0.1～10A，以1～100SCCM的速率向所述镀膜设备中通入氮气，在镁及镁合金的表面依次沉积金属-氮过镀层和金属氮化物层，沉积时间为0～10小时，制得所述镁及镁合金的镀层；

或者，所述工序iii)中，控制所述工序ii)中所得的镁及镁合金的偏压为-200～0V，金属靶的电流为0.1～10A，调节石墨靶电流由0至10A逐渐变大，在所述镁及镁合金的表面沉积金属-碳过渡层；逐渐减小金属靶的电流至零，继续在所述镁及镁合金的表面沉积类石墨碳镀层，沉积时间为0～10小时，制备所述镁及镁合金的镀层；

所述步骤a)的所述预处理依次包括工序：①碱洗1、②酸洗1、③碱洗2和④酸洗2；

所述①碱洗1的溶液为苛性碱和第一添加剂的混合溶液，所述苛性碱的浓度为25～90g/L，所述第一添加剂的浓度为5～30g/L，所述①碱洗1的温度为55℃～95℃，所述①碱洗1的时间为5～15分钟；所述苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种；所述第一添加剂为磷酸盐，所述磷酸盐为六偏磷酸钠、磷酸钠或磷酸钾；

所述②酸洗1的溶液为液体酸或固体酸，所述溶液的浓度为20～120g/L，所述②酸洗1的时间为10～50秒；所述液体酸为磷酸、植酸、硝酸、盐酸中的一种或两种；所述固体酸为硼酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种；

所述③碱洗2的溶液为苛性碱和第二添加剂的混合溶液，所述苛性碱的浓度为20～100g/L，所述第二添加剂的浓度为20～80g/L，所述③碱洗2的温度为55℃～95℃，所述③碱洗2的时间为5～15分钟；所述苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种；所述第二添加剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或全氟辛基磺酸四乙基胺；

所述④酸洗2的溶液为液体酸或固体酸，所述溶液的浓度为20～120g/L，所述②酸洗2的时间为10～50秒；所述液体酸为磷酸、植酸、硝酸、盐酸中的一种或两种；所述固体酸为硼酸、草酸、柠檬酸中的一种或两种；

所述步骤b)的所述化学镀镍的溶液为碱式碳酸镍、次亚磷酸钠、氢氟酸、乳酸和光亮剂的混合溶液；所述光亮剂由硫酸镉和碘酸钾组成；

所述碱式碳酸镍的浓度为10～20g/L，所述次亚磷酸钠的浓度为20～35g/L，所述氢氟酸的浓度为20～50ml/L，所述乳酸的浓度为20～40ml/L，所述硫酸镉的浓度为1.8～3.8mg/L，所述碘酸钾的浓度为3～5mg/L；所述溶液的pH值为4.5～5.0之间；

所述化学镀镍的温度为80℃～90℃，所述化学镀镍的时间为0.5～3小时；

所述工序i)中，所述离子溅射清洗是指：将化学镀镍的镁及镁合金经过化学超声清洗干净后，放入镀膜设备中，抽真空使本底真空度维持在1×10^-7～5×10^-2Torr，进一步通入氩气，使真空度维持在1×10^-3～10Torr；开启金属靶使电流为0.1～10A，在-1000～0V的偏压下清洗所述样品10分钟～1小时；

所述工序ii)中，控制所述工序i)中所得的镁及镁合金的偏压为-500～0V，开启金属靶使电流为0.1～10A，在镁及镁合金的表面沉积金属过渡层10分钟～2小时。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡层的金属元素为铝、铬或钛中的一种，所述主体镀层的金属氮化物为氮化铝、氮化铬或氮化钛中的一种。