201233291 六、發明說明： 【發明所屬之技術積威3 [0001]本發明涉及一種殼體及其製造方法’特別涉及一種紹或 鋁合金的殼體及其製造方法。 [0002] [先前技術] 紹或銘合金目前被廣泛應用於航空、航天、汽車及微電 子等工業領域。但鋁或鋁合金的標準電極電位很低，耐 腐蚀差，暴露於自然環境中會引起表面快速腐姓。 0 [0003] 提高鋁或鋁合金防腐餘性的方法通常係在其表面形成保 護性的塗層。傳統的陽極氧化、電沉積、.化學轉化膜技 術及電鍍等鋁或銘合金的表面處理方法存在生產工藝複 雜、效率低、環境污染叙重等缺點。 [0004] 真空鍵膜（PVD)為一清潔的成膜技術。然而，由於鋁或 鋁合金的標準電極電位很低’且PVD塗層本身不可避免的 會存在微小的孔隙，因此硪成衿鋁專_會余表面的PVD塗 層容易發生電化學腐蝕’導致該RVD;塗層的防腐蝕性能降 〇 低，對鋁或鋁合金的防腐钮能名的提高有限。 【發明内容】 [0005] 鑒於此，提供一種具有較好的财腐蚀性的銘或銘合金的 [0006] 殼體。 另外，還提供一種上述殼體的製造方法。 [0007] 一種殼體，包括鋁或鋁合金基體，該殼體還包括依次形 成於該鋁或鋁合金基體上的鋁膜和防腐蝕膜，該防腐蝕 膜為碳氮化鋁梯度膜層’所述碳氮化鋁梯度膜層中N和C 100102403 表單編號A0101 第3頁/共15頁 1002004306-0 201233291 [0008] [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] 的原子百分含量由靠近鋁或鋁合金基體至遠離鋁或鋁合 金基體的方向呈梯度增加，所述碳氮化銘梯度膜層注入 有釓金屬離子。 —種殼體的製造方法，其包括如下步驟： 提供鋁或鋁合金基體； 於該鋁或鋁合金基體的表面磁控濺射鋁膜； 於鋁膜上磁控濺射碳氮化鋁梯度膜層，所述碳氮化鋁梯 度膜層中N和C的原子百分含量由靠近鋁或鋁合金基體向 遠離鋁或鋁合金基體的方向呈梯度增加； 對該碳氮化鋁梯度膜層注入釓金屬離子，形成防腐餘膜 〇 本發明所述殼體的製造方法，在鋁或鋁合金基體上贫a 形成鋁膜和防腐蝕膜’該防腐蝕膜為藉由離子注入換雜 乳（Gd)金屬離子的碳氮化鋁梯度膜層，鋁犋和防腐餘膜 的複合膜層可顯著提高所述殼體的耐腐蝕性，且气私體 的製造工藝簡單、幾乎無壞境污染。 【實施方式】 請參閱圖1，本發明一較佳實施例的殼體1〇包括鋁戋鋁入 金基體11、依次形成於該鋁或鋁合金基體丨丨表面的鋁膜 13、防腐蝕膜15 ’該防腐蝕膜15為藉由離子注入摻雜釓 (Gd)金屬離子的氮碳化紹梯度膜。 所述防腐蝕膜15的厚度為〇· 5〜2. 〇/zm。所述防腐蝕臈u 藉由磁控濺射鍍膜法形成。 100102403 表單編號A0101 第4頁/共15頁 ^02004306-0 201233291 [0016] [0017] [0018] [0019] Ο [0020] [0021] Ο [0022] 所述鋁膜13的形成用以增強所述防腐蝕膜15與鋁或鋁合 金基體11之間的結合力。所述鋁膜13的厚度為 100〜300nm 〇 所述殼體10的製造方法主要包括如下步驟： 提供鋁或鋁合金基體11，該鋁或鋁合金基體11可以藉由 沖壓成型得到，其具有待製得的殼體10的結構。 將所述鋁或鋁合金基體11放入盛裝有乙醇或丙酮溶液的 超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去鋁或鋁合金基體 11表面的雜質和油污。清洗完畢後燋乾備用。 對經上述處理後的鋁或鋁合金基體11的表面進行氬氣電 漿清洗，進一步去除鋁或鋁合金基體11表面的油污，以 改善鋁或鋁合金基體11表面與後續塗層的結合力。 提供一鍍膜機100，鍍膜機100包括一鍍膜室20及一用於 對該鍍膜室抽真空的真空泵30，該鍍膜室20内設有轉架 (未圖示），將鋁或鋁合金基體11固定於轉架上，轉架 帶動鋁或鋁合金基體11沿圓形軌跡21運行，且鋁或鋁合 金基體11在沿軌跡21運行時亦自轉。在該鍍膜室20側壁 上安裝二靶材22，該二靶材22關於軌跡21的中心相對稱 。在二靶材22的兩端設有氣源通道24，工作氣體藉由該 氣源通道24進入鍍膜室20，轟擊靶材22的表面，以使靶 材22表面濺射出粒子。當鋁或鋁合金基體11通過二靶材 22之間時，將鍍上二靶材22表面濺射的粒子，完成磁控 激射過程。 該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為：對該鍍膜室20 100102403 表單編號A0101 第5頁/共15頁 1002004306-0 201233291 進行抽真空處理至本底真空度為8. 0x10 —3pa，以 300〜500sccm (標準狀態毫升/分鐘）的流量向鍍膜室2〇 内通入純度為99. 999%的氬氣（工作氣體），於銘或|呂合 金基體11上施加- 300〜- 800V的偏壓，在所述鑛膜室2〇中 形成高頻電壓’使所述氬氣產生氬氣電漿對鋁或鋁合金 基體11的表面進行物理轟擊，而達到對鋁或鋁合金基體 11表面清洗的目的。所述氬氣電漿清洗的時間為 3~1Omin 。 [0023] 採用磁控濺射的方式在鋁或鋁合金基體η表面依次形成 鋁膜13及防腐蝕膜15。形成該鋁膜13及防腐蝕膜15的具 體操作方法及工藝參數為：在所述電漿清洗完成後，通 入高純氬氣（99. 999% ) 100〜300sccia，間啟靶材22的 電源’該乾材22為Is乾’設置銘乾功率.為2~8kw，調節銘 或紹合金基體11的偏壓為負3〇〇〜負500.V，在紹或铭合金 基體11表面沉積鋁膜13，沉積5〜10分鐘。 ^ v ：：.： ；；； ：：：：；： f :'! .. . .: ：j .....- [0024] 形成所述鋁膜13後，以氬氣為工作氣體，其流量為 100~300sccm ’以氮氣和乙炔為反應氣體，設置氮氣和 乙块的初始流量分別為l〇~20sccm和10〜lOOsccm，在紹 或鋁合金基體11上施加負150〜負500V的偏壓，沉積所述 防腐蚀膜15。該防腐蝕膜15為碳氮化鋁梯度膜層，沉積 所述防腐蝕膜15時，每沉積l〇~l5min將氮氣和乙炔的流 量增大10〜20sccm ’使氮原子和碳原子在碳氮化鋁梯度 膜層中的原子百分含量由靠近鋁或鋁合金基體11至遠離 銘或銘合金基體11的方向呈梯度增加。沉積該碳氮化鋁 梯度膜層的時間為3〇~90min。 100102403 表單編號；A0101 第6頁/共15頁 1002004306-0 201233291 [0025] 所述碳氮化鋁梯度膜層在其形成過程中可形成緻密的Μ_ C-N相，增強所述防腐蝕膜15的緻密性，以提高所述殼體 10的耐腐蝕性。 [0026] Ο ο [0027] 所述碳氮化鋁梯度膜的Ν和C的原子百分含量由靠近铭或 鋁合金基體11至遠離鋁或鋁合金基體丨丨的方向呈梯度增 加，可降低碳氮化鋁梯度膜與鋁膜13或鋁或鋁合金基體 11之間晶格不匹配的糕度’有利於將濺射碳氣化紹梯度 膜的過程中產生的殘餘應力向鋁或鋁合金基體u方向傳 遞；又因為在碳氮化鋁梯度膜和鋁或鋁合金基體丨丨之間 沉積了塑性較好的鋁艉13，可改善防腐蝕膜15與鋁或鋁 合金基體11之間的介面錯配度，當碳氡化銘梯度膜中的 殘餘應力較大時，可以借助於該鋁祺13以及鋁或鋁合金 基體11的局部塑性變形實現殘餘應力的釋放，從而減少 所述碳氮化鋁梯度膜内的殘餘應力，使殼體1〇不易發生 應力腐蝕，以提高所述殻體10的耐腐蝕性。所述應力腐 餘是指在殘餘或/和外加應力及腐钱介質的作用下，引起 的金屬失效現象。 完成上述碳氮化銘梯度膜層的、"L積後，於該碳氣化銘梯 度膜表面離子注入釓（Gd)離子，從而形成上述防腐蝕 膜15。所述的注入釓離子的過程是：將鍍覆有所述鋁膜 13及碳氮化鋁梯度膜的鋁或鋁合金基體丨丨置於強流金屬 離子注入機（MEVVA)中，該離子注入機中採用釓金屬靶材 ，該離子注入機首先將釓金屬進行電離，使其產生釓 (Gd)金屬離子蒸氣，並經高壓電場加速使該釓（Gd)金屬 離子瘵氣形成具有幾萬甚至幾百萬電子伏特能量的釓離 100102403 表單編號A0101 第7頁/共15頁 1002004306-0 201233291 子束，射入碳氮化鋁梯度膜的表面，與其表層中及其表 面的原子或分子發生物理作用，最終於該防腐蝕膜15申 的碳氮化鋁梯度膜層中注入釓（Gd)金屬離子。 [0028] 本實施例中注入所述釓離子的參數為：離子注入機的真 空度為lxlO_4Pa，離子源電壓為30〜100kV，離子束流強 度為0. 1 ~5mA，控制亂離子注入劑量在1X1 016 i ons/cm2 到 lxl018ions/cm2之間。 [0029] 所述釓（Gd)金屬離子與所述碳氮化鋁梯度膜層中的原 子為冶金結合，因此，該注入的釓金屬離子不易脫落， 且由於是在高能離子注入的條件下形成，該釓（Gd)金 屬注入碳氮化鋁梯度膜層中後形成為非晶態，由於非晶 態結構具有各向同性、表面無晶界、無位錯、偏析，均 相體系等特點，故，經離子注入釓（Gd)金屬離子後的 碳氮化鋁梯度膜層使殼體10在腐蝕性介質中不易形成腐 蝕微電池，發生電化學腐蝕的可能極小，大大提高了殼 體10的耐蝕性。 [0030] 以下結合具體實施例對殼體10的製備方法及殼體10進行 說明： [0031] 實施例1 [0032] 電漿清洗：氬氣流量為280seem，銘或銘合金基體11的 偏壓為-300V，電漿清洗的時間為9分鐘； [0033] 濺鍍鋁膜13 :以靶材22為鋁靶，通入氬氣10Oseem，開 啟鋁靶22，設置鋁靶22功率為2kw，設置鋁或鋁合金基體 11的偏壓為- 500V，沉積5分鐘； 100102403 表單編號A0101 第8頁/共15頁 1002004306-0 201233291 [0034] 製備防腐蝕層15 :濺鍍碳氮化鋁梯度膜’以氬氣為工作 氣體，其流量為10 0 sccm，以氮氣和乙炔為反應氣體，設 置氮氣和乙炔的初始流量分別為1 Osccm和1 Osccm ’在铭 或鋁合金基體11上施加負500V的偏壓；每沉積lOmin將 氮氣和乙炔的流量增大1 〇 sccm，沉積時間控制為30m i η [0035] 於碳氮化鋁梯度膜注入釓金屬離子：設置真空度為lxl〇_ 〇 4Pa，離子源電壓為30kV，離子束流強度為0. 1mA ’控制 釓金屬離子注入劑量為lxl016ions/cm2。 [0036] 實施例2 [0037] 電漿清洗：氬氣流量為230sccm，金屬鋁或鋁合金基體 11的偏壓為-480V，電漿清洗的時間為7分鐘； [0038] 濺鍍鋁膜13 :以靶材22為鋁靶，通入氬氣200sccm，開 啟鋁靶22，設置鋁靶22功率為5kw，設置鋁或鋁合金基體 11的偏壓為-400V，沉積7分鐘； ❹ [0039] 製備防腐蝕層15 :濺鍍碳氮化鋁梯度膜，以氬氣為工作 氣體，其流量為200sccm，以氮氣和乙炔為反應氣體’設 置氮氣和乙炔的初始流量分別為15sccm和60sccm ’在銘 或鋁合金基體11上施加負300V的偏壓；每沉積12min將 氮氣和乙炔的流量增大15sccm，沉積時間控制為6〇min 9 [0040] 於碳氮化鋁梯度膜注入釓金屬離子：設置真空度為1X10 4Pa，離子源電壓為6〇kV ,離子束流強度為2mA，控制釓 100102403 金屬離子注入劑量在lxl〇17i〇ns/cm2。 Amm 1002004306-0 表單編號A0101 第9頁/共15頁 201233291 [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] 100102403 實施例3 電漿清洗：氬氣流量為160sccm，鋁或鋁合金基體11的 偏壓為-400V，電漿清洗的時間為6分鐘； 濺鍍鋁膜13 :以靶材22為鋁靶，通入氬氣300sccm，開 啟鋁靶22，設置鋁靶22功率為8kw，設置鋁或鋁合金基體 11的偏壓為-300V，沉積10分鐘； 製備防腐蝕層15 :濺鍍碳氮化鋁梯度膜，以氬氣為工作 氣體，其流量為3 0 0 sccm，以氣氣和乙炔為反應氣體，設 置氮氣和乙炔的初始流量分別為20sccm和lOOsccm，在 鋁或鋁合金基體11上施加負150V的偏壓；每沉積15min 將氮氣和乙炔的流量增大2Osccm，沉積時間控制為 90miη ; 於碳氮化鋁梯度膜注入釓金屬離子：設置真空度為lxl(T 4Pa，離子源電壓為100kV，離子束流強度為5mA，控制 乳金屬離子注入劑量lxlO^ions/cm2。 本發明較佳實施方式的殼體10的製造方法，在鋁或鋁合 金基體11上依次形成鋁膜13及防腐蝕膜15，該防腐蝕膜 15為氮碳化鋁梯度膜，其離子注入有釓（Gd)金屬離子。 該鋁膜13、防腐蝕膜15組成的複合膜層顯著地提高了所 述殼體10的耐腐蝕性，且該製造工藝簡單、幾乎無環境 污染。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明較佳實施方式殼體的剖視示意圖。 圖2係圖1殼體的製作過程中所用鍍膜機結構示意圖。 表單編號A0101 第10頁/共15頁 1002004306-0 201233291 【主要元件符號說明】 [0049] 殼體：10 [0050] 鋁或鋁合金基體：11 . [0051] 鋁膜：13 ' [0052] 防腐蝕膜：15 [0053] 鍍膜機：100 [0054] 鍍膜室：20 Ο [0055] 真空泵：30 [0056] 轨跡：21 [0057] 靶材：22 [0058] 氣源通道：24 〇 100102403 表單編號A0101 第11頁/共15頁 1002004306-0