CN108677141A - 一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺 - Google Patents

一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，其包括依次包括铝合金产品清洗步骤、铝合金产品氩离子清洗步骤、底层制备步骤、过渡层制备步骤、加硬层制备步骤、冷却出炉步骤；铝合金产品清洗步骤步骤依次包括超声波清洗步骤、喷淋冲洗步骤、浸泡处理步骤、烘干处理步骤、擦拭步骤，铝合金产品氩离子清洗步骤依次包括加热步骤、氩离子清洗步骤。通过上述工艺步骤设计，本发明的铝合金材料表面物理气相沉积工艺通过物理气相沉积后能够大大的提高铝合金产品的耐腐蚀性、耐磨损性，同时也可以改变铝合金色泽表面的色差单一问题。故而，不需要提前做保护层，只需直接在铝合金表面做PVD提升铝材表面硬度、抗腐蚀能力、耐磨能力，工艺简单。

Description

一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺
技术领域
本发明涉及铝合金材料加工技术领域，尤其涉及一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺。
背景技术
目前，3C产品高速发展，竞争激烈，消费群对3C产品的“轻、薄”特性的需求尤为强烈，这就促使3C产品加工制造技术必须从材料和加工工艺上寻求突破；其中，铝合金材料凭借其质量轻、散热性好的优良特性，已成为3C产品加工制造中原材料的新宠。然而，铝合金材料也存在硬度低、抗腐蚀性差、不耐磨等缺点。
另外，在现有技术中，铝合金材料表面着色处理技术一般是阳极氧化来处理，但是阳极氧化技术很容易造成环境污染；随着社会对环保要求不断地提高，铝合金表面物理气相沉积工艺应运而出。
需进一步指出，在现有技术中，铝合金材料的表面PVD(Physical VaporDeposition,物理气相沉积)工艺都是在铝合金表面有一层保护层，该保护层一般采用阳极氧化形成几十微米的硬质保护层或水电镀铬、水电镀镍保护层为前提，然后在进行PVD(Physical Vapor Deposition)。故而，对于上述铝合金表面物理气相沉积工艺而言，由于需要通过特殊工艺制备保护层结构，整体工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，该铝合金材料表面物理气相沉积工艺不需要提前做保护层，只需直接在铝合金表面做PVD提升铝材表面硬度、抗腐蚀能力、耐磨能力，工艺简单。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、铝合金产品清洗：
a1、将铝合金产品放置于超声波清洗机的清洗槽内，超声波清洗机的清洗槽内注入有草酸与超纯水所组成的清洗液，启动超声波清洗机对铝合金产品进行超声波清洗，超声波清洗时间为1-5分钟；
a2、待铝合金产品超声波清洗完毕后，将铝合金产品从超声波清洗机的清洗槽内移出，并通过纯净水喷淋冲洗的方式对铝合金产品进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间为2-5分钟；
a3、待铝合金产品纯净水喷淋冲洗完毕后，将铝合金产品放置于纯净水中进行浸泡处理，浸泡时间为3-5分钟；
a4、待铝合金产品经纯净水浸泡处理完毕后，将铝合金产品置于恒温循环干燥箱内进行烘干处理，恒温循环干燥箱的温度为100℃，烘干处理的时间为10-60分钟；
a5、待铝合金产品经恒温循环干燥箱烘干处理后，将铝合金产品移出恒温循环干燥箱，待铝合金产品冷却至室温后通过无尘布蘸取无水乙醇将铝合金产品表面擦拭干净；
b、铝合金产品氩离子清洗：
b1、将擦拭干净后的铝合金产品置于真空炉内，待真空炉内部的真空度到达0.1Pa后，开启真空炉的加热装置，待真空炉的炉内温度到达80℃-120℃ 时，真空炉进入恒温状态，恒温时间为10-50分钟，且恒温结束后真空炉关闭加热装置并停止加热动作；
b2、待真空炉恒温结束并停止加热后，真空炉进行抽真空动作并使得真空炉内部的真空度到达0.008Pa，而后通入氩气100-400SCCM并使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa，此后开启偏压电源并设定200V-500V电压，以使真空炉内部产生辉光放电，进而对铝合金产品进行氩离子轰击以实现氩离子清洗处理，氩离子清洗处理时间为30-50分钟；
c、底层制备：
c1、待铝合金产品进行氩离子清洗完成后，依次关闭偏压电源、氩气充入装置，而后再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
c2、待真空炉达到高真空状态后，再次启动氩气充入装置并通入100SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1Pa,而后依次开启偏压电源、弧靶电源，偏压电源设定250V-300V电压，弧靶电源设定50A电流且弧靶电源的靶材为Cr，在铝合金产品离子轰击3分钟后关闭弧靶电源，此时铝合金产品上沉积Cr金属底层；
d、过渡层制备：
d1、待铝合金产品沉积Cr金属底层后，启动氩气充入装置并往真空炉内部通入200SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa；
d2、将偏压电源的电压调整为150V，而后开启中频电源，中频电源的恒电流设定5-25A且中频电源的靶材为Cr, 在铝合金产品离子轰击5-20分钟后，铝合金产品于底层上沉积Cr金属过渡层；
e、加硬层制备：
e1、依次调整偏压电源的电压以及中频电源的恒电流，偏压电源的电压设定为100V,中频电源的恒电流设定为20-30A；
e2、往真空炉内部通入100SCCM乙炔并使得真空炉内部真空度达到0.3-0.4Pa，在铝合金产品离子轰击30-60分钟后关闭偏压电源、中频电源、乙炔流量控制器、氩气流量控制器，此时铝合金产品于过渡层上沉积CrC加硬层；
f、冷却出炉：
f1、在CrC加硬层沉积完毕后，真空炉再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
f2、真空炉保持高真空状态5-10分钟，而后放气出炉并将铝合金产品从真空炉取出。
其中，于所述a1步骤中，注入至超声波清洗机的清洗槽内的草酸与超纯水所组成的清洗液的PH值为7-8。
其中，于所述a1步骤中，超声波清洗机的清洗槽内的清洗液的温度为60℃。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，其包括依次包括铝合金产品清洗步骤、铝合金产品氩离子清洗步骤、底层制备步骤、过渡层制备步骤、加硬层制备步骤、冷却出炉步骤；铝合金产品清洗步骤步骤依次包括超声波清洗步骤、喷淋冲洗步骤、浸泡处理步骤、烘干处理步骤、擦拭步骤，铝合金产品氩离子清洗步骤依次包括加热步骤、氩离子清洗步骤。通过上述工艺步骤设计，本发明的铝合金材料表面物理气相沉积工艺通过物理气相沉积（PVD）后能够大大的提高铝合金产品的耐腐蚀性、耐磨损性，同时也可以改变铝合金色泽表面的色差单一问题。故而，不需要提前做保护层，只需直接在铝合金表面做PVD提升铝材表面硬度、抗腐蚀能力、耐磨能力，工艺简单。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、铝合金产品清洗：
a1、将铝合金产品放置于超声波清洗机的清洗槽内，超声波清洗机的清洗槽内注入有草酸与超纯水所组成的清洗液，启动超声波清洗机对铝合金产品进行超声波清洗，超声波清洗时间为1-5分钟；
a2、待铝合金产品超声波清洗完毕后，将铝合金产品从超声波清洗机的清洗槽内移出，并通过纯净水喷淋冲洗的方式对铝合金产品进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间为2-5分钟；
a3、待铝合金产品纯净水喷淋冲洗完毕后，将铝合金产品放置于纯净水中进行浸泡处理，浸泡时间为3-5分钟；
a4、待铝合金产品经纯净水浸泡处理完毕后，将铝合金产品置于恒温循环干燥箱内进行烘干处理，恒温循环干燥箱的温度为100℃，烘干处理的时间为10-60分钟；
a5、待铝合金产品经恒温循环干燥箱烘干处理后，将铝合金产品移出恒温循环干燥箱，待铝合金产品冷却至室温后通过无尘布蘸取无水乙醇将铝合金产品表面擦拭干净；
b、铝合金产品氩离子清洗：
b1、将擦拭干净后的铝合金产品置于真空炉内，待真空炉内部的真空度到达0.1Pa后，开启真空炉的加热装置，待真空炉的炉内温度到达80℃-120℃ 时，真空炉进入恒温状态，恒温时间为10-50分钟，且恒温结束后真空炉关闭加热装置并停止加热动作；
b2、待真空炉恒温结束并停止加热后，真空炉进行抽真空动作并使得真空炉内部的真空度到达0.008Pa，而后通入氩气100-400SCCM并使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa，此后开启偏压电源并设定200V-500V电压，以使真空炉内部产生辉光放电，进而对铝合金产品进行氩离子轰击以实现氩离子清洗处理，氩离子清洗处理时间为30-50分钟；
c、底层制备：
c1、待铝合金产品进行氩离子清洗完成后，依次关闭偏压电源、氩气充入装置，而后再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
c2、待真空炉达到高真空状态后，再次启动氩气充入装置并通入100SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1Pa,而后依次开启偏压电源、弧靶电源，偏压电源设定250V-300V电压，弧靶电源设定50A电流且弧靶电源的靶材为Cr，在铝合金产品离子轰击3分钟后关闭弧靶电源，此时铝合金产品上沉积Cr金属底层；
d、过渡层制备：
d1、待铝合金产品沉积Cr金属底层后，启动氩气充入装置并往真空炉内部通入200SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa；
d2、将偏压电源的电压调整为150V，而后开启中频电源，中频电源的恒电流设定5-25A且中频电源的靶材为Cr, 在铝合金产品离子轰击5-20分钟后，铝合金产品于底层上沉积Cr金属过渡层；
e、加硬层制备：
e1、依次调整偏压电源的电压以及中频电源的恒电流，偏压电源的电压设定为100V,中频电源的恒电流设定为20-30A；
e2、往真空炉内部通入100SCCM乙炔并使得真空炉内部真空度达到0.3-0.4Pa，在铝合金产品离子轰击30-60分钟后关闭偏压电源、中频电源、乙炔流量控制器、氩气流量控制器，此时铝合金产品于过渡层上沉积CrC加硬层；
f、冷却出炉：
f1、在CrC加硬层沉积完毕后，真空炉再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
f2、真空炉保持高真空状态5-10分钟，而后放气出炉并将铝合金产品从真空炉取出。
需进一步指出，于所述a1步骤中，注入至超声波清洗机的清洗槽内的草酸与超纯水所组成的清洗液的PH值为7-8；另外，于所述a1步骤中，超声波清洗机的清洗槽内的清洗液的温度为60℃。
通过上述工艺步骤设计，本发明的铝合金材料表面物理气相沉积工艺通过物理气相沉积（PVD）后能够大大的提高铝合金产品的耐腐蚀性、耐磨损性，同时也可以改变铝合金色泽表面的色差单一问题。故而，不需要提前做保护层，只需直接在铝合金表面做PVD提升铝材表面硬度、抗腐蚀能力、耐磨能力，工艺简单。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、铝合金产品清洗：
a1、将铝合金产品放置于超声波清洗机的清洗槽内，超声波清洗机的清洗槽内注入有草酸与超纯水所组成的清洗液，启动超声波清洗机对铝合金产品进行超声波清洗，超声波清洗时间为1-5分钟；
a2、待铝合金产品超声波清洗完毕后，将铝合金产品从超声波清洗机的清洗槽内移出，并通过纯净水喷淋冲洗的方式对铝合金产品进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间为2-5分钟；
a3、待铝合金产品纯净水喷淋冲洗完毕后，将铝合金产品放置于纯净水中进行浸泡处理，浸泡时间为3-5分钟；
a4、待铝合金产品经纯净水浸泡处理完毕后，将铝合金产品置于恒温循环干燥箱内进行烘干处理，恒温循环干燥箱的温度为100℃，烘干处理的时间为10-60分钟；
a5、待铝合金产品经恒温循环干燥箱烘干处理后，将铝合金产品移出恒温循环干燥箱，待铝合金产品冷却至室温后通过无尘布蘸取无水乙醇将铝合金产品表面擦拭干净；
b、铝合金产品氩离子清洗：
b1、将擦拭干净后的铝合金产品置于真空炉内，待真空炉内部的真空度到达0.1Pa后，开启真空炉的加热装置，待真空炉的炉内温度到达80℃-120℃ 时，真空炉进入恒温状态，恒温时间为10-50分钟，且恒温结束后真空炉关闭加热装置并停止加热动作；
b2、待真空炉恒温结束并停止加热后，真空炉进行抽真空动作并使得真空炉内部的真空度到达0.008Pa，而后通入氩气100-400SCCM并使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa，此后开启偏压电源并设定200V-500V电压，以使真空炉内部产生辉光放电，进而对铝合金产品进行氩离子轰击以实现氩离子清洗处理，氩离子清洗处理时间为30-50分钟；
c、底层制备：
c1、待铝合金产品进行氩离子清洗完成后，依次关闭偏压电源、氩气充入装置，而后再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
c2、待真空炉达到高真空状态后，再次启动氩气充入装置并通入100SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1Pa,而后依次开启偏压电源、弧靶电源，偏压电源设定250V-300V电压，弧靶电源设定50A电流且弧靶电源的靶材为Cr，在铝合金产品离子轰击3分钟后关闭弧靶电源，此时铝合金产品上沉积Cr金属底层；
d、过渡层制备：
d1、待铝合金产品沉积Cr金属底层后，启动氩气充入装置并往真空炉内部通入200SCCM氩气，以使得真空炉内部的真空度达到0.1-0.8Pa；
d2、将偏压电源的电压调整为150V，而后开启中频电源，中频电源的恒电流设定5-25A且中频电源的靶材为Cr, 在铝合金产品离子轰击5-20分钟后，铝合金产品于底层上沉积Cr金属过渡层；
e、加硬层制备：
e1、依次调整偏压电源的电压以及中频电源的恒电流，偏压电源的电压设定为100V,中频电源的恒电流设定为20-30A；
e2、往真空炉内部通入100SCCM乙炔并使得真空炉内部真空度达到0.3-0.4Pa，在铝合金产品离子轰击30-60分钟后关闭偏压电源、中频电源、乙炔流量控制器、氩气流量控制器，此时铝合金产品于过渡层上沉积CrC加硬层；
f、冷却出炉：
f1、在CrC加硬层沉积完毕后，真空炉再进行抽真空动作并使得真空炉内部恢复真空度低于0.008Pa的高真空状态；
f2、真空炉保持高真空状态5-10分钟，而后放气出炉并将铝合金产品从真空炉取出。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，其特征在于：于所述a1步骤中，注入至超声波清洗机的清洗槽内的草酸与超纯水所组成的清洗液的PH值为7-8。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金材料表面物理气相沉积工艺，其特征在于：于所述a1步骤中，超声波清洗机的清洗槽内的清洗液的温度为60℃。
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