TW201221663A - Erosion resisting treatment for aluminum alloy and aluminum alloy articles - Google Patents

Description

201221663 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種鋁合金防腐處理方法及鋁合金製品。 [先前技術] [0002] 鋁合金具有品質輕、散熱性能好等諸多優點，在通訊、 電子、交通運輸、建築以及航空航太等領域的應用非常 廣泛。在空氣中鋁合金表面會形成氧化鋁的保護骐（厚 度約lOnm) ’在一般的大氣環境下，鋁合金表面的這層 氧化銘膜能夠有效地保護紹合金基材。但在含有電解質 > 的濕氣中’例如海洋表面大氣環境，鋁合金表面會出現 點蝕，嚴重破壞產品外觀，同時導致產品使用壽命縮短 。為了提咼銘合金產品的耐腐蚀性能（或耐鹽霧性能） ，通常要對銘合金基材進行表面處理，如陽極氧化 '烤 漆等，但這些工藝都存在較大的環境污染。 [0003] 真空鍍膜技術（PVD)係一種較環保的鍍膜技術。pVD膜 層具有高硬度、高耐磨姓、良好的化學穩定性等優點， 》 因此在表面防護或裝飾處理領域的應用越來越廣。而對 於鋁合金來說，其標準電極電位與許多pvD功能性骐層（ 如裝飾性的顏色層等）的差異較大，極易造成電偶腐蝕 ，使整個鋁合金產品失效。 [0004] 習知技術中通常设置一絕緣層於鋁合金基材與功能性膜 層之間來防止齡金基㈣钱腐#及失效，但收效甚 微。這係纽PVD臈層本身不可避免的會存在缺陷 ’如針 孔、裂紋等，這些缺陷將成為電解質溶液的通道，使紹 合金基材和表面的功紐膜層相連形成微電池。此時， 0992069407-0 099139825 表單編號A0101 第3頁/共1〇頁 201221663 功能性膜層成為微電池的陰極，而鋁合金基材表面的微 小孔洞接觸點成為陽極，由於陰極的面積遠遠大於陽極 的面積，即陰陽極的面積比趨於無限大，致使腐蝕電流 極大而急劇加速了腐钱。這種腐姓失效嚴重限制了銘合 金基材於PVD鍍膜技術的應用。 【發明内容】 [0005] 鑒於此，有必要提供一種可克服上述缺陷的鋁合金防腐 處理方法。 [0006] 另外，還有必要提供一種經由上述防腐處理方法所製得 的紹合金製品。 [0007] 一種鋁合金防腐處理方法，其包括如下步驟： [0008] 提供一鋁合金基材； [0009] 採用真空濺鍍法在該鋁合金基材的表面濺鍍顏色層； [0010] 採用真空濺鍍法在該顏色層的表面濺鍍絕緣層。 [0011 ] —種銘合金製品，其包括一 is合金基材、一形成於銘合 金基材表面的顏色層及一形成於顏色層表面的絕緣層。 [0012] 相較於習知技術，所述的鋁合金防腐處理方法通過對鋁 合金基材表面的PVD膜系進行結構調整，將裝飾性的顏色 層與絕緣層的位置互換，將絕緣層設置為外表層，這樣 一來，絕緣層阻擂了大部分的電解質溶液，而僅少部分 的電解質溶液到達顏色層表面，使顏色層的陰極面積大 大降低，腐蝕電流也隨之大大降低，從而極大地降低了 發生腐蝕的速率，提高了鋁合金製品的耐腐蝕性能。 099139825 表單編號A0101 第4頁/共10頁 0992069407-0 201221663 [0013] [0014] [0015] [0016] Ο [0017] Ο 【實施方式】 請參閱圖1，本發明一較佳訾# 只〜方式的鋁合金防腐處理方 法包括如下步驟： 提供一紹合金基材11，並斜兮> 业對遠鋁合金基材11進行前處理 。該前處理可包括以下步驟： 依次用去離子水及無紅醇對㉝合金基㈣表面進行擦 拭。 將1呂合金基材11放人絲有㈣歸_聲波清洗器中 進行超聲波清洗，以除去鋁合金基材"表面的雜質和油 污等。 對經超聲波清洗後的鋁合金基材u的表面進行電漿清洗 ，以進一步去除鋁合金基材11表面的髒污，以及改善鋁 合金基材11表面與後續鑛層的結合力，將銘合金基材u 放入一真空濺鍍機（圖未示）的鍍膜室中，裝入矽（Si )靶和鈦（Ti)靶，抽真空所述鍍膜室使其真空度為8. 〇 Pa ’然後通入流量為‘__1〇〇~2〇〇5;(：〇11 (標準毫升每分 )的工作氣體氬氣（純度為99. 999%)，對鋁合金基材 11施加-300〜-500V的偏壓’使鍍膜室中產生高頻電壓， 使所述氬氣產生氬氣電漿對鋁合金基材11的表面進行物 该轟擊，而達到對鋁合金基材11表面電漿清洗的目的。 所述電漿清洗的時間可為5~l〇min。所述真空濺鍍機可為 中頻磁控濺射鍍膜機。 #述電漿清洗完成後，在所述鍍膜室中以真空濺鍍法在 @合金基材11的表面濺鍍顏色層13。所述真空濺鍍法可 099139825 表弟编號Α0101 第5頁/共1〇頁 0992069407-0 [0018] 201221663 為中頻磁控濺射鍍膜法。濺鍍該顏色層13時，加熱所述 鑛膜室至溫度為20〜120°C (即濺鑛溫度為2〇〜12〇。〇)， 保持氬氣的流量不變’調節鋁合金基材丨丨的偏壓至_ 150〜-500V，開啟Ti靶的電源，然後通入氮氣，於鋁合 金基材11的表面沉積顏色層13。所述氮氣的流量可為 20〜120sccm，所述Ti靶的電源功率可為8~1〇KW。該顏 色層13為氮化鈦（TiN)層’其厚度在2〇〇〜400_之間。 沉積該顏色層13的時間可為15〜30分鐘。 [0019] [0020] [0021] 沉積所述顏色層13後，關閉所述Ti乾的電源並停止通入 氮氣，並持續抽真空約10分鐘，將鍍臈室中的氮氣排出 ，然後開啟Si靶，通入氡氣，於顏色層13鈐表面濺鍍絕 緣層15。所述氧氣的流量可為4〇〜6〇sccni，所述Si乾的 電源功率可為8〜1 0 KW。該絕緣層1 5為透明的二氧化矽層 (s!〇2)，其厚度在200〜500nm之間。濺鍍該絕緣層15 的時間可為40〜70分鐘。 可以理解的，所述顏色層13還可以為Ti NO層、TiCN層、 CrN層、CrNO層、CrCN層或其他任意的具裝飾性的膜層 。該顏色層1 3也可被其他的功能性膜層所替代。 可以理解的，所述絕緣層15還可為透明的pVD氧化鋁膜層 〇 本發明一較佳實施方式的經由上述防腐處理方法所製得 的鋁合金製品10包括鋁合金基材Π、形成於鋁合金基材 11表面的顏色層13、及形成於顏色層13表面的絕緣層15 099139825 表單編號A0101 第6頁/共10頁 0992069407-0 [0022] 201221663 [0023] 所述的鋁合金製品10可為通訊、電子、交通運輸、建築 以及航空航天等領域的任意鋁合金零部件或裝飾件。 [0024] 相較於習知技術，所述的鋁合金防腐處理方法通過對鋁 合金基材11表面的PVD膜系進行結構調整，將裝飾性的顏 色層13與絕緣層15的位置互換，將絕緣層15設置為外表 層，這樣一來，絕緣層15阻擋了大部分的電解質溶液， 而僅少部分的電解質溶液到達顏色層13表面，使顏色層 13的陰極面積大大降低，腐蝕電流也隨之大大降低，從 而極大地降低了發生腐蝕的速率，提高了鋁合金製品10 的耐腐蝕性能。同時，由於絕緣層15為透明層，其不會 影響到顏色層13對鋁合金製品10的裝飾性功能。 【圖式簡單說明】 [0025] 圖1係本發明一較佳實施方式的鋁合金製品的剖視示意圖

【主要元件符號說明】 [0026] 鋁合金製品：10 [0027] 鋁合金基材：11 [0028] 顏色層：13 [0029] 絕緣層：15 099139825 表單編號A0101 第7頁/共10頁 0992069407-0

Claims (1)

1. 201221663 七、申請專利範圍： 1 . 一種鋁合金防腐處理方法，其包括如下步驟： 提供一鋁合金基材； 採用真空濺鍍法在該鋁合金基材的表面濺鍍顏色層； 採用真空濺鍍法在該顏色層的表面濺鍍絕緣層。 2 .如申請專利範圍第1項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 濺鍍所述顏色層以Ti靶為靶材，Ti靶的電源功率為 8〜10KW，對鋁合金基材設置-1 50 — 500V的偏壓，以氬氣 為工作氣體，氬氣的流量為100~200sccm，以氮氣為反 應氣體，氮氣的流量為20~120sccm，濺鍍溫度為20〜120 X：，濺鍍時間為15〜30分鐘。 3 .如申請專利範圍第2項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 所述顏色層為氮化鈦層，其厚度在200~400nm之間。 4 .如申請專利範圍第1項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 所述真空濺鍍法為中頻磁控濺射鍍膜法。 5 .如申請專利範圍第1項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 濺鍍所述絕緣層以Si靶為靶材，Si靶的電源功率為 8~10KW，對鋁合金基材設置-150〜-500V的偏壓，以氬氣 為工作氣體，氬氣的流量為100〜200sccm，以氧氣為反 應氣體，氧氣的流量為40〜60sccm，濺鍍溫度為20〜120 °C，濺鍍時間為40〜70分鐘。 6 .如申請專利範圍第5項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 所述絕緣層為二氧化石夕層，其厚度在200〜5OOnm之間。 7 .如申請專利範圍第5項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 所述絕緣層為透明層。 099139825 表單編號A0101 第8頁/共10頁 0992069407-0 201221663 8 .如申請專利範圍第1項所述的鋁合金防腐處理方法，其中 所述方法還包括在濺鍍顏色層前對鋁合金基材進行超聲波 清洗及電衆清洗的步驟。 9 , 一種由申請專利範圍第1-8項中的任一項所述的方法製得 的is合金製品，其包括一銘合金基材，其中該銘合金製品 還包括依次形成於鋁合金基材表面的顏色層及絕緣層。 〇 099139825 表單編號A0101 第9頁/共10頁 0992069407-0