TWI540215B - 鎂合金表面電磁遮罩處理方法及鎂合金製品 - Google Patents

Description

鎂合金表面電磁遮罩處理方法及鎂合金製品

本發明涉及一種鎂合金表面電磁遮罩處理方法及其製品。

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電子產品的鎂合金製品，但隨著3C電子產品的迅速發展，對產品的電磁遮罩性能提出了更高的要求，因此，未經電磁遮罩處理的鎂合金電子產品已不能滿足要求。

此外，由於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，如此亦將影響鎂合金的電磁遮罩性能。

採用磁控濺射鍍膜技術於鎂合金基體表面形成的保護性塗層具有高硬度、高耐磨性、良好的化學穩定性以及與鎂合金基體結合牢固等優點，但由於磁控濺射技術本身的特點，以該方法形成的保護性塗層無法完全填充鎂合金基體表面的裂紋、孔洞等，因而對鎂合金鎂合金製品耐腐蝕性能的提高有限。

有鑒於此，提供一種可有效解決上述問題的鎂合金表面電磁遮罩處理方法。

另外，還有必要提供一種經由上述電磁遮罩處理方法處理後而製得的鎂合金製品。

一種鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其包括如下步驟：提供鎂合金基體；採用磁控濺射鍍膜法，依次於所述鎂合金基體上形成鉻金屬層、鈦金屬層，所述鉻金屬層的厚度為100~500nm；採用噴塗法，於所述鈦金屬層上形成防護層，該防護層為環氧樹脂塗層。

一種經由上述電磁遮罩處理方法處理後而製得的鎂合金製品，包括鎂合金基體、依次形成於該鎂合金基體上的鉻金屬層、鈦金屬層及防護層，所述防護層為環氧樹脂塗層，所述鉻金屬層的厚度為100~500nm。

本發明的鎂合金表面電磁遮罩處理方法，在所述鎂合金基體上採用磁控濺射鍍膜法依次於鎂合金基體上形成鉻金屬層及鈦金屬層，再在鈦金屬層上進行噴塗形成防護層。所述鉻金屬層與鈦金屬層形成的複合層大大提高了鎂合金基體的電磁遮罩效果。該防護層不僅可提高鎂合金基體的耐腐蝕性，同時還可避免鈦金屬層劃傷而影響鎂合金製品的電磁遮罩性能。此外，經所述鎂合金表面電磁遮罩處理方法製得的鎂合金製品還具有良好的耐高溫高濕性。

10‧‧‧鎂合金製品

11‧‧‧鎂合金基體

13‧‧‧鉻金屬層

15‧‧‧鈦金屬層

17‧‧‧防護層

100‧‧‧鍍膜機

20‧‧‧鍍膜室

30‧‧‧真空泵

21‧‧‧軌跡

22‧‧‧第一靶材

23‧‧‧第二靶材

24‧‧‧氣源通道

圖1為本發明較佳實施方式鎂合金製品的剖視示意圖； 圖2為製造圖1中鎂合金製品所用真空鍍膜機的示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖與實施例對本發明進行進一步詳細說明。

請參閱圖1及圖2，本發明一較佳實施方式鎂合金表面電磁遮罩處理方法主要包括如下步驟：

(1)鍍膜前處理

提供一鎂合金基體11，該鎂合金基體11可以藉由沖壓成型得到，其具有待製得的鎂合金製品10的結構。

將所述鎂合金基體11無水乙醇或異丙酮放入盛裝有無水乙醇或異丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去鎂合金基體11表面的雜質和油污。該超聲波清洗時間為10~30min。清洗完畢後烘乾備用。

提供一真空鍍膜機100，將所述鎂合金基體11置於該鍍膜機100內，對鎂合金基體11的表面進行電漿清洗，進一步去除鎂合金基體11表面的油污，以改善鎂合金基體11表面與後續塗層的結合力。

該真空鍍膜機100包括一鍍膜室20及連接在鍍膜室20的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室20抽真空。該鍍膜室20內設有轉架(未圖示)、二第一靶材22及二第二靶材23。轉架帶動鎂合金基體11沿圓形軌跡21作公轉，且鎂合金基體11在沿軌跡21作公轉時亦自轉。二第一靶材22與二第二靶材23關於軌跡21的中心對稱設置，且二第一靶材22相對地設置在軌跡21的內外側，二第二靶材23相對地設置在軌跡21的內外側。每一第一靶材22及每一第二靶材 23的兩端均設有氣源通道24，氣體經該氣源通道24進入所述鍍膜室20中。當鎂合金基體11穿過二第一靶材22之間時，將鍍上第一靶材22表面濺射出的粒子，當鎂合金基體11穿過二第二靶材23之間時，將鍍上第二靶材23表面濺射出的粒子。本發明中，所述第一靶材22為鉻靶，所述第二靶材23為鈦靶。

該電漿清洗的具體操作及工藝參數為：如圖2所示，將鎂合金基體11安裝於鍍膜室20內，真空泵30對所述鍍膜室20進行抽真空處理至真空度為1.0×10^-3~3.0×10^-3Pa，然後以100~300sccm(標準狀態毫升/分鐘)的流量向鍍膜室20內通入純度為99.999%的氬氣(工作氣體)，於鎂合金基體11上施加-150~-200V的偏壓，對鎂合金基體11表面進行電漿清洗，清洗時間為5~10min。

(2)磁控濺射鉻金屬層13

在所述電漿清洗完成後，調節工作氣體氬氣流量至100~300sccm，加熱所述鍍膜室20至150~200℃(即鍍膜溫度為150~200℃)；開啟所述第一靶材22的電源，並設定其功率為20~40kW，於鎂合金基體11上施加-150~-200V的偏壓，沉積鉻金屬層13。沉積該鉻金屬層13的時間為10~15min。沉積完成該鉻金屬層13後關閉所述第一靶材22的電源。

(3)磁控濺射鈦金屬層15

調節工作氣體氬氣流量至100~300sccm，維持鍍膜溫度為150~200℃；開啟所述第二靶材23的電源，並設定其功率為20~40kW，於鎂合金基體11上施加-150~-200V的偏壓，沉積鈦金屬層15。沉積該鈦金屬層15的時間為45~60min。

(4)噴塗防護層17

該防護層17為環氧樹脂塗層。噴塗防護層17採用直徑為2mm的噴槍，設置噴塗氣壓為2.026×10^-5Pa，將主要成分為環氧樹脂的液態塗料噴塗於鈦金屬層15上形成防護層17。防護層17的厚度為50~80μm。

本發明較佳實施方式鎂合金表面電磁遮罩處理方法在所述鎂合金基體11上採用磁控濺射鍍膜法依次於鎂合金基體11上形成鉻金屬層13及鈦金屬層15，再在鈦金屬層15上進行噴塗形成防護層17。所述鉻金屬層13與鈦金屬層15形成的複合層大大提高了鎂合金基體11的電磁遮罩效果。該防護層17不僅可提高鎂合金基體11的耐腐蝕性，同時還可避免鈦金屬層15劃傷而影響鎂合金製品10的電磁遮罩性能。此外，該鎂合金製品10還具有良好的耐高溫高濕性。

一種經由上述鎂合金表面電磁遮罩處理方法製得的鎂合金製品10包括鎂合金基體11、依次形成於該鎂合金基體11表面的鉻金屬層13、鈦金屬層15及防護層17。

所述鉻金屬層13的厚度為100~500nm。

所述鈦金屬層15的厚度為100~1000nm。

所述防護層17為環氧樹脂塗層，其厚度為50~80μm。

所述鎂合金製品的電磁遮罩效能可達60~70dB。

下面藉由實施例來對本發明進行具體說明。

實施例1

(1)鍍膜前處理

採用無水乙醇或異丙酮對鎂合金基體11進行超聲波清洗大約25min。

將清洗好的鎂合金基體11放入所述真空鍍膜機100的轉架上。對鎂合金基體11的表面採用電漿清洗。對鍍膜室20進行抽真空處理至真空度為1.5×10^-3Pa，氬氣流量為150sscm，施加鎂合金基體11的偏壓為-200V，該電漿清洗時間為5min。本實施例所使用的真空鍍膜機為北京丹普表面技術有限公司生產，型號為AS600DMTX05-X。

(2)磁控濺射鉻金屬層13

保持所述氬氣的流量及施加於鎂合金基體11上的偏壓不變，加熱鍍膜室至150℃(即鍍膜溫度為150℃)，設置第一靶材22的電源功率為30kW，沉積該鉻金屬層13的時間為10min。

(3)磁控濺射鈦金屬層15

保持所述氬氣的流量、施加於鎂合金基體11上的偏壓及鍍膜溫度不變，設置第二靶材23的電源功率為30kW，沉積該鉻金屬層13的時間為50min。

(4)噴塗防護層17

該防護層17為環氧樹脂塗層。採用直徑為2mm的噴槍，設置噴塗氣壓為2.026×10^-5Pa，將主要成分為環氧樹脂塗料的液態塗料噴塗於鈦金屬層15上形成防護層17。該防護層17的厚度為50~80μm。本實施例中，液態塗料為環氧樹脂塗料，液態塗料的溶劑為二 甲苯。其中，環氧樹脂佔液態塗料的質量百分比約為85%。

噴塗後，對防護層17進行UV照射固化及後烘烤處理。

實施例2

(1)鍍膜前處理

採用無水乙醇或異丙酮對鎂合金基體11進行超聲波清洗大約25min。

將清洗好的鎂合金基體11放入真空鍍膜機100的轉架上。對鎂合金基體11的表面採用電漿清洗。對鍍膜室20進行抽真空處理至真空度為2×10^-3Pa，氬氣流量為200sscm，施加鎂合金基體11的偏壓為-150V，該電漿清洗時間為5min。本實施例所使用的真空鍍膜機100為北京丹普表面技術有限公司生產，型號為AS600DMTX05-X。

(2)磁控濺射鉻金屬層13

保持所述氬氣的流量及施加於鎂合金基體11上的偏壓不變，加熱鍍膜室20至200℃(即鍍膜溫度為200℃)，設置第一靶材22的電源功率為30kW，沉積該鉻金屬層13的時間為15min。

(3)磁控濺射鈦金屬層15

保持所述氬氣的流量、施加於鎂合金基體11上的偏壓及鍍膜溫度不變，設置第二靶材23的電源功率為30kW，沉積該鉻金屬層13的時間為60min。

(4)噴塗防護層17

該防護層17為環氧樹脂塗層。採用直徑為2mm的噴槍，設置噴塗氣壓為2.026×10^-5Pa，將主要成分為環氧樹脂塗料的液態塗料噴塗於鈦金屬層15上形成防護層17。該防護層17的厚度為50~80μm。本實施例中，液態塗料為環氧樹脂塗料，液態塗料的溶劑為二甲苯。其中，環氧樹脂佔液態塗料的質量百分比約為85%。

噴塗後，對防護層17進行UV照射固化及後烘烤處理。

性能測試

將上述製得的鎂合金製品10進行電磁遮罩效能測試、百格測試、鹽霧測試和高溫高濕測試，具體測試方法及結果如下：

(1)表面最大電阻測試

採用的電阻測試儀為廣州四探針科技有限公司生產，其型號為RTS-8。測試表明，由本發明實施例1及2方法所製備的鎂合金製品10的最大電阻值分別為0.3Ω、0.5Ω。

(2)電磁遮罩效能測試

採用的電磁遮罩測試儀為安捷倫公司生產，其型號為E5073。測試表明，在0.5GHz~3GHz的頻率範圍，由本發明實施例1及2方法所製備的鎂合金製品10的電磁遮罩效能分別為68dB、62dB。

由(1)及(2)的測試結果可見，項所述之鎂合金製品10具有良好的電磁遮罩效能。

(3)鹽霧測試

進行35℃中性鹽霧(NaCl濃度為5%)測試。結果表明，由本發明實施例1和實施例2的方法所製備的鎂合金製品10在72小時後才出 現腐蝕現象，且經所述表面處理方法形成於鎂合金基體11表面的鉻金屬層13、鈦金屬層15及防護層17均完好、未發生脫落現象。可見，所述鎂合金製品10具有良好的耐腐蝕性。

(4)百格測試

對由本發明實施例1和實施例2的方法所製得的鎂合金製品10進行百格測試，其測試結果均為5B，即沒有膜層脫落。可見，依次形成於鎂合金基體11上的鉻金屬層13、鈦金屬層15及防護層17具有良好的附著力。

(5)高溫高濕測試

採用KTHB-615TBS型KSON高溫高濕試驗箱，測試參數如下：先在溫度為25℃、相對濕度為95%RH(Relative Humidity)的條件下保持3h，再於相對濕度為95%RH、溫度為55℃的條件下保持9h，然後在溫度為25℃、相對濕度為97%RH的條件下保持3h，最後在溫度為55℃相對濕度為97%RH的條件下保持9h，如此共計24h為一個循環。

測試表明，由本發明實施例1及2的方法所製得的鎂合金製品10均可達到18個循環以上的測試要求。可見，所述鎂合金製品10具有良好的耐高溫高濕性。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧鎂合金製品

11‧‧‧鎂合金基體

13‧‧‧鉻金屬層

15‧‧‧鈦金屬層

17‧‧‧防護層

Claims (8)

1. 一種鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其包括如下步驟：提供鎂合金基體；採用磁控濺射鍍膜法，依次於所述鎂合金基體上形成鉻金屬層、鈦金屬層，所述鉻金屬層的厚度為100~500nm；採用噴塗法，於所述鈦金屬層上形成防護層，該防護層為環氧樹脂塗層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其中形成所述鉻金屬層的工藝參數為：採用鉻靶為靶材，設置鉻靶電源功率為20~40kW，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100~300sccm，鍍膜溫度為150~200℃，施加於鎂合金基體上的偏壓為-150~-200V，鍍膜時間為10~15min。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其中形成所述鈦金屬層的工藝參數為：採用鈦靶為靶材，設置鈦靶電源功率為20~40kW，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100~300sccm，鍍膜溫度為150~200℃，施加於鎂合金基體上的偏壓為-150~-200V，鍍膜時間為45~60min。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其中形成所述防護層的工藝參數為：採用直徑為2mm的噴槍，設置噴塗氣壓為2.026×10^-5Pa，噴塗所用塗料的主要成分為環氧樹脂。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鎂合金表面電磁遮罩處理方法，其中所述鎂合金表面電磁遮罩處理方法還包括在形成所述鉻金屬層之前對鎂合金基體進行氬氣電漿清洗的步驟。
6. 一種鎂合金製品，包括鎂合金基體，其改良在於：該鎂合金製品還包括依次形成於該鎂合金基體上的鉻金屬層、鈦金屬層及防護層，所述防護層為環氧樹脂塗層，所述鉻金屬層的厚度為100~500nm。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鎂合金製品，其中所述鈦金屬層的厚度為100~1000nm。
8. 如申請專利範圍第6項所述之鎂合金製品，其中所述防護層的厚度為50~80μm。