一种耐腐蚀性涂层及其制备方法

申请号 CN202211230321.1 申请日 2022-10-08 公开(公告)号 CN117888105A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 松山湖材料实验室; 发明人 田修波; 郑礼清;
摘要 本 发明 提供了一种耐 腐蚀 性涂层及其制备方法,涉及耐腐蚀涂层技术领域。其中所述 耐腐蚀性 涂层包括:由基底表面开始,由内至外依次排列的至少一组的致密复合单元层;其中,在一组的致密复合单元层中,包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和 玻璃态 致密 氧 化 硅 层。本发明通过在具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面,由内至外依次涂覆的至少一组的致密复合单元层;其中,金属打底层用于增加与金属基材的结合 力 ;在金属打底层表面形成的过渡层,能提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能;在所述过渡层表面形成的玻璃态致密氧化硅层,能够实现对基底的强包覆,阻挡腐蚀性 原子 及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。
权利要求

1.一种耐腐蚀性涂层,应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,其特征在于,包括:
由所述基底表面开始,由内至外依次排列的至少一组的致密复合单元层;
其中,在一组的所述致密复合单元层中,包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密层。
2.如权利要求1所述耐腐蚀性涂层,其特征在于,所述金属打底层包括单质金属或者为合金靶材中的一种或两种组合;
优选地,所述单质金属包括Cr、Ti、Al、Nb和Ta中的一种;
优选地,所述合金靶材包括TiAl、CrAl和TiCr中的一种。
3.如权利要求1所述耐腐蚀性涂层,其特征在于,所述过渡层为覆盖于所述金属打底层表面且与所述金属打底层相融合而形成的过渡层;
优选地,所述过渡层包括金属融合层和化物层;并且,所述过渡层为由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的过渡层;
优选地,所述金属融合层为与所述金属打底层表面的金属融合后的金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或两种组合。
4.如权利要求1所述耐腐蚀性涂层,其特征在于,所述玻璃态致密氧化硅层为含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层;
优选地,所述玻璃态致密氧化硅层是由Si‑DLC涂层在通入氧气后形成的含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层。
5.如权利要求1所述耐腐蚀性涂层,其特征在于,还包括功能复合层;
所述功能复合层为沉积于最外层的所述致密复合单元层的外表面且具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层;所述功能复合层包括:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。
6.一种如权利要求1‑5任一项所述耐腐蚀性涂层的制备方法,应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,其特征在于,包括:
在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层;
优选地,所述致密复合单元层包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密氧化硅层;
所述在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层,包括:
由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程;
优选地,所述由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程,包括:
沉积金属打底层;
在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层;
在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层;
优选地,所述沉积金属打底层之前,还包括:
在所述金属打底层的内层为基底表面时,在真空状态下通入惰性气体,对所述基底表面进行气体等离子体清洗;
优选地,所述气体等离子体清洗为等离子体源离子清洗、偏压辅助辉光离子清洗和AEDG弧光放电增强辅助离化离子清洗中的一种;
优选地,所述金属打底层的厚度为10‑300nm;
优选地,所述过渡层的厚度为100‑500nm;
优选地,所述玻璃态致密氧化硅层的厚度为30‑300nm;
优选地,所述惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气和氙气中的任意一种。
7.如权利要求6所述耐腐蚀性涂层的制备方法,其特征在于,
所述沉积金属打底层,包括:
在惰性气体环境下,通过磁控溅射阴极源或者弧光放电溅射源在表面沉积一层所述金属打底层。
8.如权利要求6所述耐腐蚀性涂层的制备方法,其特征在于,
所述过渡层包括金属融合层和碳化物层;
所述在金属打底层表面形成与其融合的过渡层,包括:
在惰性气体环境下,通入氮气或氧气,在所述金属打底层表面形成一层与所述金属打底层相融合而形成的所述金属融合层;所述金属融合层中包括金属氮化物或金属氧化物;
降低氮气或氧气含量,增加含碳气体源,在所述金属融合层表面形成所述碳化层,构成覆盖于所述金属打底层表面且由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的所述过渡层。
9.如权利要求7所述耐腐蚀性涂层的制备方法,其特征在于,所述在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层,包括:
关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层;
在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层;
优选地,所述含硅碳有机气体源为硅氧烷气体或硅烷类气体;
优选地,所述PECVD方法为:选用AEGD弧光电子增强辅助离化离子源配合脉冲偏压方法、射频辅助离化RF‑PECVD方法和微波辅助离化PECVD方法中的一种。
10.如权利要求6所述耐腐蚀性涂层的制备方法,其特征在于,所述在基底表面,沉积至少一层致密复合单元层之后,还包括:
在最外层的所述致密复合单元层的表面上,通过PVD磁控溅射方法沉积一层具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层;所述功能复合层包括:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。

说明书全文

一种耐腐蚀性涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及耐腐蚀涂层技术领域,更具体地说,涉及一种耐腐蚀性涂层及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着手机轻量化及成本下降需求,合金合金等轻金属重新在3C电子行业应用越来越广泛;基材质由于其导磁性等功能性特征,也越来越多应用于可穿戴设备中。
[0003] 但铝、铜合金与铁基等材质相对于不锈材质,其基底耐腐蚀性能更差,原来在不锈钢表面开发的防腐涂层在铝铜合金与铁基材质中应用达不到耐腐蚀要求。特别是在有些异型件中的小孔内部或凹面等粗糙表面对涂层防腐效果要求更高。
[0004] 因此需要耐腐蚀性能更加优异的涂层来保护铝合金,铜合金和铁基材质等粗糙疏松基底。物理气相沉积方法,可以控制金属离子能量沉积金属及金属化合物过渡层以增强与基底的结合,但是在粗糙表面形成PVD方法制备的金属及其金属化合物过渡层,对基底包裹性不够,存在一定方向性生长,生长过程中也容易形成节瘤、针孔、微裂纹等缺陷。这些缺陷使得腐蚀性电解质极易渗透入通道,以至于出现局部腐蚀。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本发明提供一种耐腐蚀性涂层,应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,包括:
[0006] 由所述基底表面开始,由内至外依次排列的至少一组的致密复合单元层;
[0007] 其中,在一组的所述致密复合单元层中,包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密层。
[0008] 优选地,所述金属打底层包括单质金属或者为合金靶材中的一种或两种组合;
[0009] 优选地,所述单质金属包括Cr、Ti、Al、Nb和Ta中的一种;
[0010] 优选地,所述合金靶材包括TiAl、CrAl和TiCr中的一种。
[0011] 优选地,所述过渡层为覆盖于所述金属打底层表面且与所述金属打底层相融合而形成的过渡层;
[0012] 优选地,所述过渡层包括金属融合层和化物层;并且,所述过渡层为由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的过渡层;
[0013] 优选地,所述金属融合层为与所述金属打底层表面的金属融合后的金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或两种组合。
[0014] 优选地,所述玻璃态致密氧化硅层为含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层;
[0015] 优选地,所述玻璃态致密氧化硅层是由Si‑DLC涂层在通入氧气后形成的含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层。
[0016] 优选地,还包括功能复合层;
[0017] 所述功能复合层为沉积于最外层的所述致密复合单元层的外表面且具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。
[0018] 此外,为解决上述问题,本发明还提供一种如上述所述耐腐蚀性涂层的制备方法,应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,包括:
[0019] 在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层;
[0020] 优选地,所述致密复合单元层包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密氧化硅层;
[0021] 所述在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层,包括:
[0022] 由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程;
[0023] 优选地,所述由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程,包括:
[0024] 沉积金属打底层;
[0025] 在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层;
[0026] 在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层;
[0027] 优选地,所述沉积金属打底层之前,还包括:
[0028] 在所述金属打底层的内层为基底表面时,在真空状态下通入惰性气体,对所述基底表面进行气体等离子体清洗;
[0029] 优选地,所述气体等离子体清洗为等离子体源离子清洗、偏压辅助辉光离子清洗和AEDG弧光放电增强辅助离化离子清洗中的一种;
[0030] 优选地,所述金属打底层的厚度为10‑300nm;
[0031] 优选地,所述过渡层的厚度为100‑500nm;
[0032] 优选地,所述玻璃态致密氧化硅层的厚度为30‑300nm;
[0033] 优选地,所述惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气和氙气中的任意一种。
[0034] 优选地,所述沉积金属打底层,包括:
[0035] 在惰性气体环境下,通过磁控溅射阴极源或者弧光放电溅射源在表面沉积一层所述金属打底层。
[0036] 优选地,所述过渡层包括金属融合层和碳化物层;
[0037] 所述在金属打底层表面形成与其融合的过渡层,包括:
[0038] 在惰性气体环境下,通入氮气或氧气,在所述金属打底层表面形成一层与所述金属打底层相融合而形成的所述金属融合层;所述金属融合层中包括金属氮化物或金属氧化物;
[0039] 降低氮气或氧气含量,增加含碳气体源,在所述金属融合层表面形成所述碳化层,构成覆盖于所述金属打底层表面且由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的过渡层;所述过渡层。
[0040] 优选地,所述在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层,包括:
[0041] 关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层;
[0042] 在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层;
[0043] 优选地,所述含硅碳有机气体源为硅氧烷气体或硅烷类气体;
[0044] 优选地,所述PECVD方法为:选用AEGD弧光电子增强辅助离化离子源配合脉冲偏压方法、射频辅助离化RF‑PECVD方法和微波辅助离化PECVD方法中的一种。
[0045] 优选地,所述在基底表面,沉积至少一层致密复合单元层之后,还包括:
[0046] 在最外层的所述致密复合单元层的表面上,通过PVD磁控溅射方法沉积一层具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层;所述功能复合层包括:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。
[0047] 本发明提供一种耐腐蚀性涂层及其制备方法,其中所述耐腐蚀性涂层应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,包括:由所述基底表面开始,由内至外依次排列的至少一组的致密复合单元层;其中,在一组的所述致密复合单元层中,包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密氧化硅层。本发明通过在具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面,由内至外依次涂覆的至少一组的致密复合单元层;其中,金属打底层用于增加与金属基材的结合力;在金属打底层表面形成的过渡层,能提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能;在所述过渡层表面形成的玻璃态致密氧化硅层,能够实现对基底的强包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。附图说明
[0048] 图1为本发明耐腐蚀性涂层的整体结构示意图;
[0049] 图2为本发明第1实施例的膜层结构示意图;
[0050] 图3为本发明第2实施例的膜层结构示意图;
[0051] 图4为本发明对比例的膜层结构示意图;
[0052] 图5为本发明实施例1、实施例2及对比例的腐蚀极化测试结果图。
[0053] 附图标记:
[0054] 100,基底表面;200,致密符合单元层;210,金属打底层;220,过渡层;230,玻璃态致密氧化硅层;300,功能复合层;310,金属打底层;320,过渡层;330,功能外层。
[0055] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0056] 下面详细描述本发明的实施例,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
[0057] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0058] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0059] 应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0060] 本实施例提供一种耐腐蚀性涂层,其整体结构可以参考图1,应用对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,包括:
[0061] 由所述基底表面开始,由内至外依次排列的至少一组的致密复合单元层;其中,在一组的所述致密复合单元层中,包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密氧化硅层。
[0062] 本实施例中,所针对的材料为,具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面,所提供的耐腐蚀性涂层,用于在该种类的基底的表面进行涂覆,以避免或减少表面产生腐蚀现象的情况出现。
[0063] 上述,涂覆的耐腐蚀性土层,包括至少一组致密复合单元层。如果只存在1组致密复合单元层,则该种致密复合单元层直接涂覆在基底的表面上;如果存在多组的致密符合单元层,例如3组,则其涂覆或排列的顺序为“基底表面‑致密复合单元层1‑致密复合单元层2‑致密复合单元层3”。
[0064] 上述,金属打底层,是通过金属刻蚀后沉积在基底表面形成的金属打底层,用于增加金属打底层与金属基材的结合力。
[0065] 上述,过渡层涂敷于金属打底层之上,能够提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能。
[0066] 上述,玻璃态致密氧化硅层,具有玻璃态的特性,以实现对基底的强包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。
[0067] 本实施例通过在具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面,由内至外依次涂覆的至少一组的致密复合单元层;其中,金属打底层用于增加与金属基材的结合力;在金属打底层表面形成的过渡层,能提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能;在所述过渡层表面形成的玻璃态致密氧化硅层,能够实现对基底的强包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。
[0068] 进一步的,所述金属打底层包括单质金属或者为合金靶材中的一种或两种组合;
[0069] 进一步的,所述单质金属包括Cr、Ti、Al、Nb和Ta中的一种;
[0070] 进一步的,所述合金靶材包括TiAl、CrAl和TiCr中的一种。
[0071] 进一步的,所述过渡层为覆盖于所述金属打底层表面且与所述金属打底层相融合而形成的过渡层;
[0072] 进一步的,所述过渡层包括金属融合层和碳化物层;并且,所述过渡层为由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的过渡层;
[0073] 进一步的,所述金属融合层为与所述金属打底层表面的金属融合后的金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或两种组合。
[0074] 上述,过渡层用于金属打底层的过渡,是由金属融合层和碳化物层组成,金属融合层和碳化物层分别由不同的沉积方式进行沉积于材料表面。
[0075] 进一步的,所述玻璃态致密氧化硅层为含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层;
[0076] 进一步的,所述玻璃态致密氧化硅层是由Si‑DLC涂层在通入氧气后形成的含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层。
[0077] 上述,Si‑DLC涂层是首先涂覆于内层的过渡层之上的,并通过通入氧气后,形成了含有SiOxCy的玻璃态致密氧化硅层。
[0078] 进一步的,还包括功能复合层;
[0079] 所述功能复合层为沉积于最外层的所述致密复合单元层的外表面且具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层;所述功能复合层包括:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。
[0080] 功能层,用于形成材料表面的具有一定颜色的装饰功能,以及形成能够耐磨损表面的作用。
[0081] 此外,为解决上述问题,本发明还提供一种如上述所述耐腐蚀性涂层的制备方法,应用于对具有易腐蚀性和/或粗糙外表面的基底表面的涂覆,包括:
[0082] 在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层;
[0083] 进一步的,所述致密复合单元层包括由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和玻璃态致密氧化硅层。
[0084] 上述,在进行致密复合单元层的涂覆时,其具有一定的排列顺序,由内至外依次为:1、金属打底层、2、过渡层和3、玻璃态致密氧化硅层。
[0085] 上述,在基底表面,沉积一层或多层致密复合单元层,例如,如果为2曾的致密复合单元层,依据其排列顺序则可以为:
[0086] 基底表面‑金属打底层1‑过渡层1‑玻璃态致密氧化硅层1‑金属打底层2‑过渡层2‑玻璃态致密氧化硅层2。
[0087] 所述在所述基底表面,沉积至少一层致密复合单元层,包括:
[0088] 由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程。
[0089] 进一步的,所述由所述基底表面开始,进行至少一次由内至外的所述致密复合单元层的沉积流程,包括:
[0090] 1、沉积金属打底层;
[0091] 2、在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层;
[0092] 3、在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层;
[0093] 进一步的,所述沉积金属打底层之前,还包括:
[0094] 在所述金属打底层的内层为基底表面时,在真空状态下通入惰性气体,对所述基底表面进行气体等离子体清洗。
[0095] 上述,只有在针对于直接对于基底表面,进行致密复合单元层的直接沉积时,才需要进行首先对于其基底表面的清洗。
[0096] 进一步的,所述气体等离子体清洗为等离子体源离子清洗、偏压辅助辉光离子清洗和AEDG弧光放电增强辅助离化离子清洗中的一种;
[0097] 进一步的,所述金属打底层的厚度为10‑300nm;
[0098] 进一步的,所述过渡层的厚度为100‑500nm;
[0099] 进一步的,所述玻璃态致密氧化硅层的厚度为30‑300nm;
[0100] 优选地,所述惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气和氙气中的任意一种。
[0101] 进一步的,所述沉积金属打底层,包括:
[0102] 在惰性气体环境下,通过磁控溅射阴极源或者弧光放电溅射源在表面沉积一层所述金属打底层。
[0103] 进一步的,所述过渡层包括金属融合层和碳化物层;
[0104] 所述在金属打底层表面形成与其融合的过渡层,包括:
[0105] 在惰性气体环境下,通入氮气或氧气,在所述金属打底层表面形成一层与所述金属打底层相融合而形成的所述金属融合层;所述金属融合层中包括金属氮化物或金属氧化物;
[0106] 降低氮气或氧气含量,增加含碳气体源,在所述金属融合层表面形成所述碳化层,构成覆盖于所述金属打底层表面且由所述金属融合层向所述碳化物层过渡的过渡层;所述过渡层。
[0107] 进一步的,所述在所述过渡层表面,形成一层玻璃态致密氧化硅层,包括:
[0108] 关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层;
[0109] 在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层;
[0110] 进一步的,所述含硅碳有机气体源为硅氧烷气体或硅烷类气体;
[0111] 进一步的,所述PECVD方法为:选用AEGD弧光电子增强辅助离化离子源配合脉冲偏压方法、射频辅助离化RF‑PECVD方法和微波辅助离化PECVD方法中的一种。
[0112] 进一步的,所述在基底表面,沉积至少一层致密复合单元层之后,还包括:
[0113] 在最外层的所述致密复合单元层的表面上,通过PVD磁控溅射方法沉积一层具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能复合层;所述功能复合层包括:由内至外依次排列的金属打底层和功能外层;或者,由内至外依次排列的金属打底层、过渡层和功能外层。
[0114] 总之,本实施例中所提供的耐腐蚀性涂层的制备方法,通过PVD方式沉积一层金属刻蚀与打底层,表面形成金属氮化物和碳化物的过渡层,以增加与基材的结合力;通过PECVD方式沉积含Si‑DLC涂层,在此基础上形成一层玻璃态致密SiOxCy层,实现对基底的致密包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。
[0115] 通过PVD方式沉积一层金属打底层以增加与金属基材的结合力,再形成金属氮化物和碳化物的过渡层,提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能。通过PECVD方式沉积SiOx‑DLC涂层,在此基础上形成一层玻璃态致密氧化硅层,以实现对底层PVD层中缺陷的强包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。再通过PVD方式制备表面功能层对致密氧化硅层的保护。
[0116] 通过在同一真空腔体内实现高结合力的PVD层及强包覆性能的PECVD玻璃态致密层,达到对易腐蚀粗糙基底表面的耐腐蚀防护。
[0117] 实施例1:
[0118] 参考图2,本实施例中,基底选用铝合金,设备选用专利中(CN114481071A)阐述的弧光放电辅助离化设备,对铝合金进行丙乙醇超声清洗,干燥后放入真空腔室内,固定‑3于工件架上,抽真空至5×10 Pa以下,加热至200℃;
[0119] (1)在所述金属打底层的内层为基底表面时,在真空状态下通入惰性气体,对所述基底表面进行气体等离子体清洗:AEGD气体等离子体刻蚀清洗工件。
[0120] 向真空腔体通过入氩气,至真空气压达到0.8Pa,弧靶电流80A,阳极电流为30A,脉冲偏压为150‑300V,气体离子刻蚀清洗时间20min;
[0121] (2)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层
[0122] 向真空腔体充入氩气,维持气压在0.3‑0.5Pa,选用Cr靶为磁控溅射源,设定电流为5A,转架偏压设定为200‑600V,在工件上沉积金属Cr打底层,溅射时间为10min,厚度为100nm;
[0123] (3)在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层:溅射CrC过渡层(金属融合层)及CrC层(碳化物层)。
[0124] 逐渐地,充入C2H2,并逐渐增加C2H2的流量,维持真空度在0.5‑0.8Pa,最终使Ar:C2H2的流量比从1:0逐渐达到2:1,并逐渐降低工件偏压至120‑80V,CrC过渡层沉积时间为
15min,厚度约为200nm;保持CrC溅射参数不变,沉积CrC层时间为10min,厚度为100nm;
[0125] (4)关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层:沉积SiOx‑DLC层。
[0126] 通过辅助阳极增强弧光电子辉光离化C2H2和HMDSO气体,在过渡层CrC表面沉积SiOx‑DLC层;关闭Cr靶电源,弧靶电流设置为80A,阳极电流为30A,将脉冲偏压增加到600V‑800V,Ar进气流量保持不变,向真空腔体内逐步充入HMDSO气体,同时逐步降低C2H2气体流量直至关闭,最终使腔体内的Ar:HMDSO的流量比为3:1,同时保证腔体内气压在1‑2Pa,沉积时间为10min,过渡及SiOx‑DLC层总厚度为100nm;
[0127] (5)在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层:沉积SiOxCy致密层。
[0128] 保持设备电源参数不变,保持HMDSO流量不变,逐渐降低Ar气流量直至关闭,逐步通入O2气流量,最终使O2:HMDSO的流量比在3‑5,过渡层沉积时间为5min;最后保持反应气体比,沉积SiOxCy致密层厚度100nm,沉积时间为10min;
[0129] (6)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层
[0130] 关闭O2和HMDSO进气,向真空腔体充入氩气,维持气压在0.3‑0.5Pa,打开另外一支旋转磁控Cr靶电源,设定电流为1‑3A,偏压值为400‑600V,用金属Cr离子刻蚀清洗工件,时长为5min;增加靶电流为6‑12A,降低偏压至200‑60V,沉积金属Cr层厚度为50nm;
[0131] (7)在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层:溅射CrC过渡层(金属融合层)及CrC层(碳化物层)。
[0132] 逐渐地充入C2H2,并逐渐增加C2H2的流量,维持真空度在0.5‑0.8Pa,最终使Ar:C2H2的流量比从1:0逐渐达到2:1,并逐渐降低工件偏压至120‑80V,CrC过渡层沉积时间为
15min,厚度约为200nm;保持CrC溅射参数不变,沉积CrC层时间为10min,厚度为100nm;
[0133] (8)关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层:沉积SiOx‑DLC层。
[0134] 通过辅助阳极增强弧光电子辉光离化C2H2和HMDSO气体,在过渡层CrC表面沉积SiOx‑DLC层;关闭Cr靶电源,弧靶电流设置为80A,阳极电流为30A,将脉冲偏压增加到600V‑800V,Ar进气流量保持不变,向真空腔体内逐步充入HMDSO气体,同时逐步降低C2H2气体流量直至关闭,最终使腔体内的Ar:HMDSO的流量比为3:1,同时保证腔体内气压在1‑2Pa,沉积时间为10min,过渡及SiOx‑DLC层总厚度为100nm;
[0135] (9)在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层:沉积SiOxCy致密层。
[0136] 保持设备电源参数不变,保持HMDSO流量不变,逐渐降低Ar气流量直至关闭,逐步通入O2气流量,最终使O2:HMDSO的流量比在3‑5,过渡层沉积时间为5min;最后保持反应气体比,沉积SiOxCy致密层厚度100nm,沉积时间为10min;
[0137] (10)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层
[0138] 关闭O2和HMDSO进气,向真空腔体充入氩气,维持气压在0.3‑0.5Pa,打开另外一支旋转磁控Cr靶电源,设定电流为1‑3A,偏压值为400‑600V,用金属Cr离子刻蚀清洗工件,时长为5min;增加靶电流为6‑12A,降低偏压至200‑60V,沉积金属Cr层厚度为50nm;
[0139] (11)在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层:溅射CrC过渡层(金属融合层)及CrC层(碳化物层)。
[0140] 逐渐地,充入C2H2,并逐渐增加C2H2的流量,维持真空度在0.5‑0.8Pa,最终使Ar:C2H2的流量比从1:0逐渐达到2:1,并逐渐降低工件偏压至120‑80V,CrC过渡层沉积时间为
15min,厚度约为200nm;保持CrC溅射参数不变,沉积CrC层时间为10min,厚度为100nm;
[0141] (12)在最外层的所述致密复合单元层的表面上,通过PVD磁控溅射方法沉积一层具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能层:沉积DLC耐磨功能层。
[0142] 关闭Cr靶电源,弧靶电流设置为80A,阳极电流为20A,将脉冲偏压增加到400V‑600V,继续向真空腔体内逐步充入C2H2气体,最终使腔体内的C2H2:Ar的流量比为3:1,同时保证腔体内气压在1‑2Pa,沉积时间为20min,沉积厚度为200nm。
[0143] 实施例2:
[0144] 参考图3,本实施例中,选用FeNi合金作为基底,选用热丝电子增强辉光放电技术,参考文献:“李灿民.等离子增强磁控溅射沉积新型纳米复合涂层《. 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》.2013,(第01期)”
[0145] 对铝合金进行丙酮及乙醇超声清洗,干燥后放入真空腔室内,固定于工件架上,抽‑3真空至5×10 Pa以下,加热至150℃;
[0146] 1)在所述金属打底层的内层为基底表面时,在真空状态下通入惰性气体,对所述基底表面进行气体等离子体清洗:气体等离子体刻蚀清洗工件。
[0147] 向真空腔体通入氩气,至真空气压达到0.8Pa,通过热钨丝电子发射装置发射电子,保持钨丝电流为20‑45A,热丝与真空腔体负偏压120V;工件转架脉冲负偏压150‑250V,气体离子刻蚀清洗10‑20min;
[0148] 2)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层
[0149] 关闭钨丝电流,调整充入氩气量,维持气压在0.3‑0.5Pa,选用Cr靶为磁控溅射源,设定电流为5A,转架偏压设定为200‑600V,在工件上沉积金属Cr打底层,溅射时间为5‑10min,厚度为50‑100nm;
[0150] 3)在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层:溅射CrAlN/CrAlCN过渡层。
[0151] 打开钨丝电流为20‑45A,热丝与真空腔体负偏压120V;逐渐地,充入N2,维持真空度在0.5‑0.8Pa,开启溅射CrAl靶,所述靶材原子百分比为Cr:Al=7:3,设定电流为5‑8A,形成CrAlN层,沉积时间为10min;逐步降低N2流量,同步逐渐增加通入C2H2流量,溅射形成CrAlCN层,沉积时间为10min;工件偏压分步从200V逐步下降到60‑80V;
[0152] 4)关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层:沉积SiOx‑DLC层。
[0153] 通过热丝电子增强离化C2H2和HMDSO气体,在过渡层CrAlCN上沉积SiOx‑DLC层;关闭CrAl靶电源,维持钨丝电流及负偏压不变,将脉冲偏压增加到600V‑800V,向真空腔体内逐步充入HMDSO气体,同时逐步降低C2H2气体流量直至关闭,最终使腔体内的Ar:HMDSO的流量比为3:1,同时保证腔体内气压在1‑2Pa,沉积时间为10min,过渡及SiOx‑DLC层总厚度为100nm;
[0154] 5)在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层:沉积SiOxCy致密层。
[0155] 保持设备电源参数不变,保持HMDSO流量不变,逐渐降低Ar气流量直至关闭,逐步通入O2气流量,最终使O2:HMDSO的流量比在3‑5,过渡层沉积时间为5min;最后保持反应气体比,沉积SiOxCy致密层厚度100nm,沉积时间为10min;
[0156] 6)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层。
[0157] 关闭钨丝电流,关闭O2和HMDSO进气,向真空腔体充入氩气,维持气压在0.3‑0.5Pa,打开磁控Cr靶电源,设定电流为1‑3A,偏压值为400‑600V,用金属Cr离子刻蚀清洗工件,时长为5min;增加靶电流为6‑12A,降低偏压至200‑60V,沉积金属Cr层厚度为50nm;
[0158] 7)在所述金属打底层表面形成与其融合的过渡层:溅射CrAlN/CrAlCN过渡层。
[0159] 打开钨丝电流为20‑45A,热丝与真空腔体负偏压120V;逐渐地,充入N2,维持真空度在0.5‑0.8Pa,再次开启溅射CrAl靶,设定电流为5‑8A,形成CrAlN层,沉积时间为10min;逐步降低N2流量,同步逐渐增加通入C2H2流量,溅射形成CrAlCN层,沉积时间为10min;
[0160] 8)关闭所述磁控溅射阴极源,通入惰性气体及含硅碳有机气体源,通过PECVD方法制备一层含Si‑DLC涂层:沉积SiOx‑DLC层。
[0161] 通过热丝电子增强离化C2H2和HMDSO气体,在过渡层CrAlCN上沉积SiOx‑DLC层;关闭CrAl靶电源,维持钨丝电流及负偏压不变,将脉冲偏压增加到600V‑800V,向真空腔体内逐步充入HMDSO气体,同时逐步降低C2H2气体流量直至关闭,最终使腔体内的Ar:HMDSO的流量比为3:1,同时保证腔体内气压在1‑2Pa,沉积时间为10min,过渡及SiOx‑DLC层总厚度为100nm;
[0162] 9)在所述Si‑DLC涂层基础上,通入O2,形成一层玻璃态致密SiOxCy层:沉积SiOxCy致密层。
[0163] 保持设备电源参数不变,保持HMDSO流量不变,逐渐降低Ar气流量直至关闭,逐步通入O2气流量,最终使O2:HMDSO的流量比在3‑5,过渡层沉积时间为5min;最后保持反应气体比,沉积SiOxCy致密层厚度100nm,沉积时间为10min;
[0164] 10)沉积金属打底层:溅射金属Cr打底层
[0165] 关闭钨丝电流,关闭O2和HMDSO进气,向真空腔体充入氩气,维持气压在0.3‑0.5Pa,打开磁控Cr靶电源,设定电流为1‑3A,偏压值为400‑600V,用金属Cr离子刻蚀清洗工件,时长为5min;增加靶电流为6‑12A,降低偏压至200‑60V,沉积金属Cr层厚度为50nm;
[0166] 11)在最外层的所述致密复合单元层的表面上,通过PVD磁控溅射方法沉积一层具有颜色装饰功能和/或耐磨损功能的功能层:溅射CrAlCN颜色层。
[0167] 逐渐地,充入N2,维持真空度在0.5‑0.8Pa,再次开启溅射CrAl靶,设定电流为5‑8A,形成CrAlN层,沉积时间为10min;同步逐渐增加通入C2H2流量,溅射形成CrAlCN层,沉积时间为10‑30min,制备得到特定颜色的装饰层。
[0168] 对比例:
[0169] 参考图4,提供实施例1的对比例,用相同的基底和相同工艺,不进行步骤(5)和步骤(9),膜层结构中没有SiOxCy致密层,其余工艺参数和膜层结构都相同。
[0170] 实验结果(参考图5):
[0171] 1、实施例1样品在5wt%的NaCl溶液中电化学腐蚀测试,测试其腐蚀电流密度为:‑5 2
3.5×10 mA/cm;
[0172] 2、对比例表面颜色值与实施例1相比几乎无任何差别,同样在5wt%的NaCl溶液中‑3 2电化学腐蚀测试,其测试其腐蚀电流密度为:9×10 mA/cm;
[0173] 3、实施例2样品在5wt%的NaCl溶液中电化学腐蚀测试,测试其腐蚀电流密度为9‑5 2×10 mA/cm;
[0174] 综上,实施例1和实施例2的腐蚀电流密度在10‑5mA/cm2数量级,而对比例1不含‑3 2SiOxCy致密层其腐蚀电流密度在10 mA/cm数量级,比实施例1和实施例2样片腐蚀电流密度高两个数量级。
[0175] 综上,通过实验结果可见:
[0176] 1、通过PVD方式沉积一层金属刻蚀与打底层以增加与金属基材的结合力,再形成金属氮化物和碳化物的过渡层,提高涂层与基底的结合强度有利于提升涂层耐腐蚀性能。通过PECVD方式沉积SiOx‑DLC涂层,在此基础上形成一层玻璃态致密氧化硅层,以实现对基底的强包覆,阻挡腐蚀性原子及离子向基底的渗透,提高涂层的整体耐腐蚀性能。在通过PVD方式制备表面功能层对致密氧化硅层的保护。
[0177] 2、通过在同一真空腔体内实现高结合力的PVD层及强包覆性能的PECVD玻璃态致密层,达到对易腐蚀粗糙基底表面的耐腐蚀防护。
[0178] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0179] 通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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