TWI413483B - 殼體及其製造方法 - Google Patents

Description

殼體及其製造方法

本發明涉及一種殼體及其製造方法，特別涉及一種鎂或鎂合金殼體及其製造方法。

鎂及鎂合金由於質量輕、散熱性佳、電磁遮罩性好等優點，廣泛應用於3C產品的殼體、汽車及航空等領域。但鎂及鎂合金最明顯的缺點為耐腐蝕差，暴露於自然環境中會引起表面快速腐蝕。

提高鎂及鎂合金殼體耐腐蝕性的方法通常為在其表面形成保護性的塗層。傳統的陽極氧化、鉻酸鹽轉化膜技術及電鍍等在鎂及鎂合金表面形成保護性塗層的方法存在生產工藝複雜、效率低、環境污染嚴重等缺點。而真空鍍膜(PVD)技術雖係一種非常環保的鍍膜工藝，且可鍍製的膜層種類豐富、耐磨性能優異，但PVD工藝沉積的膜層往往以柱狀晶形態生長，由於柱狀晶之間存在眾多的間隙，導致膜層緻密性不夠而對鋁合金的耐腐蝕性能的提高有限。

鑒於此，提供一種具有較好的耐腐蝕性的鎂或鎂合金的殼體。

另外，還提供一種上述殼體的製造方法。

一種殼體，該殼體包括鎂或鎂合金基體、依次形成於該鎂或鎂合金基體上的鎂錫合金層、錫層、鉻錫合金層、鉻層及CrNO層。

一種殼體的製造方法，其包括如下步驟：提供鎂或鎂合金基體；以錫靶為靶材，於所述鎂或鎂合金基體表面磁控濺射錫層，濺射溫度為50~150℃，濺射時間為30~60min；在該錫層的濺射過程中，該錫層與鎂或鎂合金基體介面處的金屬錫向鎂或鎂合金基體擴散，於鎂或鎂合金基體與錫層之間形成鎂錫合金層；以鉻靶為靶材，於所述錫層上磁控鉻層，濺射溫度為50~150℃；在該鉻層的濺射過程中，所述錫層與鉻層介面處的金屬錫向鉻層擴散，於錫層與鉻層之間形成鉻錫合金層；以鉻靶為靶材，氮氣和氧氣為反應氣體，於該鉻層上磁控濺射CrNO層。

所述鎂錫合金層及鉻錫合金層的形成，可提高所述殼體的電化學電位，使殼體不易發生電化學腐蝕。在所述CrNO層的形成過程中，Cr不僅能與N、O形成Cr(N,O)固溶相，還能分別與N、O形成CrN相、Cr₂O₃相。CrN相、Cr₂O₃相及Cr(N,O)固溶相多相混合物同時生長，能互相抑制柱狀晶體的生長，從而顯著提高所述CrNO層的緻密性。所述CrNO層緻密性的提高，進一步增強了所述殼體的耐腐蝕性。

所述錫層及鉻層的形成可有效增強所述殼體的各膜層之間的結合 力，且CrNO層中的CrN相、Cr₂O₃相及Cr(N,O)固溶相之間具有較好的相容性及結合力，使經上述製造方法製得的殼體具有較好的耐磨性。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧鎂或鎂合金基體

12‧‧‧鎂錫合金層

13‧‧‧錫層

14‧‧‧鉻錫合金層

15‧‧‧鉻層

17‧‧‧CrNO層

圖1為本發明較佳實施方式殼體的剖視示意圖。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的殼體10包括鎂或鎂合金基體11、依次形成於該鎂或鎂合金基體11表面的鎂錫合金層12、錫層13、鉻錫合金層14、鉻層15及氮氧化鉻(CrNO)層17。

所述錫層13、鉻層15及CrNO層17均藉由磁控濺射鍍膜法形成。所述錫層13及鉻層15的形成用以提高所述殼體10的各膜層之間的結合力。所述鉻層15的厚度為0.2~0.5μm。所述CrNO層17的厚度為0.2~2.0μm。

所述鎂錫合金層12係在所述錫層13的形成過程中，錫層13與鎂或鎂合金基體11介面處的金屬錫向鎂或鎂合金基體11中擴散而形成。

所述鉻錫合金層14係在所述錫層13的形成過程中，錫層13與鉻層15介面處的金屬錫向鉻層15中擴散而形成。

所述殼體10的製造方法主要包括如下步驟：提供鎂或鎂合金基體11，該鎂或鎂合金基體11可以藉由沖壓成型得到，其具有待製得的殼體10的結構。

將所述鎂或鎂合金基體11放入盛裝有乙醇及/或丙酮溶液的超聲 波清洗器中進行震動清洗，以除去鎂或鎂合金基體11表面的雜質和油污。清洗完畢後烘乾備用。

再對鎂或鎂合金基體11的表面進行電漿清洗，進一步去除鎂或鎂合金基體11表面的油污，以改善鎂或鎂合金基體11表面與後續塗層的結合力。對鎂或鎂合金基體11的表面進行電漿清洗的方法包括如下步驟：將鎂或鎂合金基體11放入真空鍍膜機(圖未示)的真空室內的工件架上，抽真空至真空度為8.0×10^-3Pa，以300~600sccm(標準狀態毫升/分鐘)的流量向真空室內通入純度為99.999%的氬氣(工作氣體)，於鎂或鎂合金基體11上施加-300~-800V的偏壓，對鎂或鎂合金基體11表面進行電漿清洗，清洗時間為3~10min。

完成所述電漿清洗後，調節氬氣流量至100~300sccm，設置佔空比為30~70%，設置所述工件架的公轉速度為0.5~3.0r/min(revolution per minute，轉/分鐘)，加熱所述真空室至50~150℃(即濺射溫度為50~150℃)；開啟已置於所述真空鍍膜機中的錫靶的電源，並設定其功率為5~10kw，於鎂或鎂合金基體11上施加-50~-300V的偏壓，沉積所述錫層13。沉積該錫層13的時間為20~60min。

由於金屬錫具有低溫快速擴散的特點，在形成所述錫層13的過程中，錫層13與鎂或鎂合金基體11介面處的金屬錫向鎂或鎂合金基體11擴散，並在所述介面處形成所述鎂錫合金層12。

完成所述錫層13的沉積後，關閉所述錫靶的電源，開啟鉻靶的電 源，設置其功率為5~10kw，保持所述真空室為50~150℃(即濺射溫度為50~150℃)，沉積所述鉻層15，沉積該鉻層15的時間為20~60min。

同理，由於金屬錫的低溫快速擴散性，在形成所述鉻層15的過程中，錫層13與鉻層15介面處的金屬錫亦會向鉻層15擴散，並在所述介面處形成所述鉻錫合金層14。

於該鉻層15上形成CrNO層17。製備該CrNO層17時，向真空室中通入流量為10~120sccm的反應氣體氮氣及流量為10~60sccm的反應氣體氧氣，沉積CrNO層17。沉積該CrNO層17的時間為30~90min。

所述鎂錫合金層12及鉻錫合金層14的形成，可提高殼體10的電化學電位，使殼體10不易發生電化學腐蝕。在所述CrNO層17的形成過程中，Cr不僅能與N、O形成Cr(N,O)固溶相，還能分別與N、O形成CrN相、Cr₂O₃相。CrN相、Cr₂O₃相及Cr(N,O)固溶相多相混合物同時生長，能互相抑制柱狀晶體的生長，從而顯著提高所述CrNO層17的緻密性。所述CrNO層17緻密性的提高，進一步增強了所述殼體10的耐腐蝕性。

所述錫層13及鉻層15的形成可有效增強所述殼體10的各膜層之間的結合力，且CrNO層17中的CrN相、Cr₂O₃相及Cr(N,O)固溶相之間具有較好的相容性及結合力，使經上述製造方法製得的殼體10具有較好的耐磨性。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧鎂或鎂合金基體

12‧‧‧鎂錫合金層

13‧‧‧錫層

14‧‧‧鉻錫合金層

15‧‧‧鉻層

17‧‧‧CrNO層

Claims (10)

1. 一種殼體，該殼體包括鎂或鎂合金基體，其改良在於：該殼體還包括依次形成於該鎂或鎂合金基體上的鎂錫合金層、錫層、鉻錫合金層、鉻層及CrNO層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，其中所述錫層、鉻層及CrNO層均藉由磁控濺射鍍膜法形成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之殼體，其中所述鎂錫合金層由錫層與鎂或鎂合金基體介面處的金屬錫向鎂或鎂合金基體擴散而形成，所述鉻錫合金層由錫層與鉻層介面處的金屬錫向鉻層擴散而形成。
4. 如申請專利範圍第2項所述之殼體，其中所述CrNO層含有CrN相、Cr₂O₃相及Cr(N,O)固溶相。
5. 如申請專利範圍第1或4項所述之殼體，其中鉻層的厚度為0.2~0.5μm，CrNO層的厚度為0.2~2.0μm。
6. 一種殼體的製造方法，其包括如下步驟：提供鎂或鎂合金基體；以錫靶為靶材，於所述鎂或鎂合金基體表面磁控濺射錫層，濺射溫度為50~150℃，濺射時間為30~60min；在該錫層的濺射過程中，該錫層與鎂或鎂合金基體介面處的金屬錫向鎂或鎂合金基體擴散，於鎂或鎂合金基體與錫層之間形成鎂錫合金層；以鉻靶為靶材，於所述錫層上磁控鉻層，濺射溫度為50~150℃；在該鉻層的濺射過程中，所述錫層與鉻層介面處的金屬錫向鉻層 擴散，於錫層與鉻層之間形成鉻錫合金層；以鉻靶為靶材，氮氣和氧氣為反應氣體，於該鉻層上磁控濺射CrNO層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中濺射所述錫層的工藝參數為：錫靶的電源功率為5~10kw，於鎂或鎂合金基體上施加-50~-300V的偏壓，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100~300sccm。
8. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中濺射所述鉻層的工藝參數為：以鉻靶為靶材，其電源功率為5~10kw，濺射時間為20~60min。
9. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中濺射所述CrNO層的工藝參數為：氮氣的流量為10~120sccm，氧氣的流量為10~60sccm，濺射時間為30~90min。
10. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中所述殼體的製造方法還包括在進行磁控濺射所述錫層前對所述鎂或鎂合金基體進行超聲波清洗及電漿清洗的步驟。