CN1924078A - 利用真空复合镀膜处理镁合金表面的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术组合处理镁合金表面的方法，该方法是将基底材料利用等离子清洗和/或辉光放电清洗，然后在真空环境下，采用电弧离子镀膜法和磁控溅射法分别对清洗过的镁材基底镀上铬膜。本发明将真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术进行组合，对生产工艺参数和工艺过程采用计算机进行全自动智能控制，在镁合金表面获得表面致密均匀、与基体材料有较强结合力的铬镀层，有效提高了镁合金材料的表面强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，同时改善了镁合金的表面光洁度和外观质量；本发明替代了常规电化学镀铬方法，是一种安全、环保的镀铬方法。

Description

利用真空复合镀膜处理镁合金表面的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜技术，特别涉及一种在真空环境下利用复合镀膜技术处理镁合金材料表面的方法，具体涉及一种利用真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术组合处理镁合金表面的方法；同时本发明还涉及一种利用真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术组合处理镁合金表面的装置。

背景技术

我国的镁资源储量居世界首位，也是镁金属最大的出口国。镁合金是实际应用中最轻的金属机构材料，具有比重轻、强度和刚度高，阻尼性、导热性和切削加工性、铸造性能好，电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、易回收等一系列优点，显示出了极大的应用前景。

但是，由于镁及其合金性质特别活泼，如果不对其进行表面工程处理，其硬度、高温强度、抗腐蚀及耐磨性能不足，具有的一系列优点将得不到实际应用。对镁合金表面处理方法主要有：热喷涂、镁合金表面激光熔覆、铬酸盐转化膜、磷酸盐转化膜、镁合金阳极氧化、镁合金等离子微弧氧化、镁合金表面渗层处理、镁合金表面电镀、达克罗涂层等工艺技术。但是上述这些镁合金表面处理工艺技术，较为先进的镁合金等离子微弧氧化等工艺技术尚处在探索试验中，生产过程成本高效率低，还没有实际应用于工业化生产。目前国内对镁合金表面处理大部分采用传统的阳极氧化、铬酸盐转化膜、磷酸盐转化膜、镁合金表面电镀等技术，生产过程复杂，生产成本高，效率低，尤其生产过程环境污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，即利用真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术组合处理镁合金表面的方法；

本发明的另一目的在于提供一种实现真空多弧离子镀膜技术和磁控溅射镀膜技术组合处理镁合金表面的装置。

本发明的一种真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，是在真空环境下将电弧离子镀膜技术与磁控溅射镀膜技术复合，在镁合金基底材料表面镀0.1～10μm的铬抗腐蚀镀层。

本发明的具体工艺包括以下步骤：

①利用等离子清洗和/或辉光放电清洗镁合金基底材料，对表面进行深度清洗和活化处理，以改善膜的结合力和膜层性能；

②在真空环境下，采用电弧离子镀膜法对清洗过的镁合金基底镀0.1～10μm的铬膜；

③在真空环境下，采用磁控溅射法对镁合金基底继续镀0.1～1μm的铬膜。

步骤②所述电弧离子镀膜为多弧离子源镀膜。

所述真空环境的真空度为10^-3～10^-4Pa。

本发明真空复合镀膜技术的生产工艺参数和工艺过程可采用计算机全自动智能控制，以实现对镁合金材料表面进行多种工艺的强化处理。

经测定，利用本发明的工艺方法处理的镁合金表面的性能指标如下(以镁轮毂为例)：

膜层厚度为0.1～0.3μm，临界负荷达25～35.13N，硬度达20～30.2Hit/Gpa；

中性盐雾实验大于72小时，表面光洁度较处理前有明显改善。

本发明真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，包括真空室及设在真空室内中心部位的工件转动车；真空室外壁密闭连接有真空抽气系统，真空室内壁设置有电弧离子源和磁控溅射靶。

所述真空抽气系统采用真空扩散泵、罗茨泵及真空滑阀泵组成的三级串联结构，以提高真空获取效率。

所述电弧离子源为具有CAN总线接口的高频逆变电弧电源或磁控溅射电源或脉冲偏压电源。

所述磁控溅射靶为平面矩形磁控溅射靶。

整套装置由计算机全自动智能控制系统控制。

本发明与现有技术相比具有如下优点及效果：

1、本发明的真空复合镀膜技术，将真空电弧离子镀膜和磁控溅射镀膜技术进行优化组合，在镁合金表面获得表面致密均匀、与基底材料有较强结合力的铝、钛、氮化钛、铬等镀层，在提高镁合金材料的表面强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能的同时，可极大改善镁合金表面光洁度、外观质量；

2、本发明的真空复合镀膜技术，替代了常规电化学镀铬方法，因此在生产过程中不会对环境造成污染和危害人体健康；

3、本发明的真空复合镀膜技术可采用计算机全自动智能控制系统，完成生产工艺参数和工艺过程的控制，保证了整个镀膜工艺的一致性和可重复性。

4、本发明真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，结构简单、成本低。

附图说明

图1本发明结构示意简图；

图2为本发明计算机控制系统结构示意图；

具体实施方式

真空复合镀膜处理镁合金表面的装置(参照图1)，包括由规管座7固定的采用不锈钢加工制作的真空室2(规格：1800mm×2800mm，一次可镀制32个17英寸汽车轮毂)，在真空室2内中心部位的工件转动车6(工件转动车通过减速机采用动态密封技术接入真空室，由计算机变频调速)；在真空室2的外壁密闭连接有采用真空扩散泵、罗茨泵和真空滑阀泵组成三级串联结构(图中未显示)的真空抽气系统1；真空室2内壁设置有26个电弧离子源5和两个大平面矩形磁控溅射靶4(规格：1300mm×220mm)，其中26个电弧离子源为具有CAN总线接口的智能型离子镀膜电源，可采用高频逆变电弧电源或磁控溅射电源或脉冲偏压电源。真空室的外壁通过电气接口连接有计算机全自动智能控制系统，该系统采用“工业控制计算机+PLC+智能模块”分布式控制方式，在CAN总线上实现数据通信完成工艺过程中模拟量和开关量智能控制，其结构示意图如图2示。

为了保证高品质真空环境(极限真空≤1.0×10^-3Pa，静态漏率≤0.5Pa·L/s)，在抽真空后用真空检漏仪检漏。该真空检漏仪采用德国莱宝公司氦检漏仪。

为了便于观察整个生产工艺和生产过程，在真空室2的外壁上密封设置有透明观察窗3。

本发明真空复合镀膜处理镁合金表面的方法：将镁轮毂用等离子清洗/或辉光放电清洗10～30分钟；然后将镁轮毂置于真空室2的工件转动车6上，先采用电弧离子镀膜法(包括起弧、镀膜、测厚、停弧、充气等)对清洗过的镁轮毂镀0.1～0.5μm的铬膜；再采用磁控溅射法溅射，对镁轮毂继续镀0.1～0.3μm的铬膜，得到即定的镀膜。将经镀铬膜的镁轮毂经测试临界负荷达35.13N，硬度达30.2Hit/Gpa。

Claims (9)

1、一种真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，是在真空环境下将电弧离子镀膜技术与磁控溅射镀膜技术复合，在镁合金基底材料表面镀0.1～10μm的铬抗腐蚀镀层。

2、根据权利要求1所述真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，包括以下工艺步骤：

①利用等离子清洗和/或辉光放电清洗镁合金基底材料；

②在真空环境下，采用电弧离子镀膜法对清洗过的镁合金基底镀0.1～10μm的铬膜；

③在真空环境下，采用磁控溅射法对镁材基底继续镀0.1～1μm的铬膜。

3、根据权利要求2所述真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，其特征在于：步骤②所述电弧离子镀膜为多弧离子源镀膜。

4、根据权利要求2所述真空复合镀膜处理镁合金表面的方法，其特征在于：所述真空环境的背底真空度为10^-3～10^-4Pa。

5、一种真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，包括真空室(2)及设在真空室(2)内中心部位的工件转动车(6)；真空室(2)外壁密闭连接有真空抽气系统(1)，真空室(2)内壁设置有电弧离子源(5)和磁控溅射靶(4)。

6、根据权利要求5所述的真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，其特征在于：所述真空抽气系统(1)采用真空扩散泵、罗茨泵及真空滑阀泵组成的三级串联结构。

7、根据权利要求5所述的真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，其特征在于：所述电弧离子源(5)为具有CAN总线接口的高频逆变电弧电源或磁控溅射电源或脉冲偏压电源。

8、根据权利要求6所述的真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，其特征在于：所述磁控溅射靶(4)为平面矩形磁控溅射靶。

9、根据权利要求6所述的真空复合镀膜处理镁合金表面的装置，其特征在于：整个装置由计算机全自动智能控制系统控制。

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