专利名称：铝或铝合金的壳体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种壳体及其制造方法，特别涉及ー种铝或铝合金的壳体及其制造方法。
背景技术：
铝或铝合金目前被广泛应用于航空、航天、汽车及微电子等エ业领域。但铝或铝合金的标准电极电位很低，耐腐蚀差，暴露于自然环境中会引起表面快速腐蚀。提高铝或铝合金耐腐蚀性的方法通常是在其表面形成保护性的涂层。传统的阳极氧化、电沉积、化学转化膜技术及电镀等铝或铝合金的表面处理方法存在生产エ艺复杂、效率低、环境污染严重等缺点。 真空镀膜(PVD)为一清洁的成膜技木。然而，由于铝或铝合金的标准电极电位很低，且PVD涂层本身不可避免的会存在微小的孔隙，因此该PVD涂层难以较好的防止铝或铝合金基体发生电化学腐蚀，因此对铝或铝合金基体的耐腐蚀能力的提高有限。
发明内容
鉴于此，提供ー种具有较好的耐腐蚀性的铝或铝合金的壳体。另外，还提供ー种上述壳体的制造方法。—种壳体,包括招或招合金基体,该壳体还包括依次形成于该招或招合金基体上的铝膜层和防腐蚀膜层，该防腐蚀膜层为碳氮化铝梯度膜，其掺杂有铱金属离子，所述碳氮化铝梯度膜中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体向远离铝或铝合金基体的方向呈梯度増加，所述铱金属离子的掺杂方式为离子注入。一种壳体的制造方法，其包括如下步骤提供铝或铝合金基体；于该铝或铝合金基体的表面磁控溅射铝膜层；于铝膜层上磁控溅射碳氮化铝梯度膜层，所述碳氮化铝梯度膜层中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体向远离铝或铝合金基体的方向呈梯度増加；对该碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子，形成防腐蚀膜层。本发明所述壳体的制造方法，在铝或铝合金基体上依次形成铝膜层和防腐蚀膜层，该防腐蚀膜层为通过离子注入掺杂铱金属离子的碳氮化铝梯度膜层，铝膜层和防腐蚀膜层的复合膜层可显著提高所述壳体的耐腐蚀性，且该壳体的制造エ艺简单、几乎无环境污染。
图I是本发明较佳实施方式壳体的剖视示意图。图2是制作图I壳体所用镀膜机的俯视示意图。主要元件符号说明
壳体10铝或铝合金基体11铝膜层13防腐蚀膜层15镀膜机100镀膜室20真空泵30 轨迹21铝靶2具体实施例方式请參阅图1，本发明ー较佳实施例的壳体10包括铝或铝合金基体11、依次形成于该铝或铝合金基体11表面的铝膜层13和防腐蚀膜层15。该防腐蚀膜层15为碳氮化铝梯度膜层，其掺杂有铱金属离子。该铱金属离子可通过离子注入的方式掺杂于防腐蚀膜层15中。所述碳氮化铝梯度膜层中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体11向远离铝或铝合金基体11的方向呈梯度增加。所述防腐蚀膜层15的厚度为O. 5 2. O μ m。所述铝膜层13的形成用以增强所述防腐蚀膜层15与铝或铝合金基体11之间的结合力。所述铝膜层13的厚度为100 300nm。所述壳体10的制造方法主要包括如下步骤提供铝或铝合金基体11，该铝或铝合金基体11可以通过冲压成型得到，其具有待制得的壳体10的结构。将所述铝或铝合金基体11放入盛装有こ醇或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去铝或铝合金基体11表面的杂质和油污。清洗完毕后烘干备用。对经上述处理后的铝或铝合金基体11的表面进行氩气等离子清洗，进ー步去除铝或铝合金基体11表面的油污，以改善铝或铝合金基体11表面与后续涂层的结合力。请參阅图2，提供一镀膜机100，该镀膜机100包括一镀膜室20及连接于镀膜室20的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室20抽真空。该镀膜室20内设有转架(未图示)、ニ铝靶22，转架带动铝或铝合金基体11沿圆形的轨迹21公转，且铝或铝合金基体11在沿轨迹21公转时亦自转。该等离子清洗的具体操作及エ艺參数可为对该镀膜室20进行抽真空处理至真空度为8. OX 10_3Pa，以300 500sCCm(标准状态毫升/分钟)的流量向镀膜室20内通入纯度为99. 999%的氩气(工作气体)，于铝或铝合金基体11上施加-300 -800V的偏压，在所述镀膜室20中形成高频电压，使所述氩气离子化而产生氩气等离子体对铝或铝合金基体11的表面进行物理轰击，而达到对铝或铝合金基体11表面清洗的目的。所述氩气等离子清洗的时间为3 lOmin。采用磁控溅射的方式在铝或铝合金基体11表面依次形成铝膜层13及防腐蚀膜层15。形成该铝膜层13及防腐蚀膜层15的具体操作方法及エ艺參数为在所述等离子清洗完成后，通入高纯氩气100 300sccm，开启铝靶材22的电源，设置铝靶22功率为2 8kw，调节铝或铝合金基体11的偏压为-300 -500V，在铝或铝合金基体11表面沉积铝膜层13，沉积5 10分钟。形成所述铝膜层13后，以氩气为工作气体，其流量为100 300sCCm，以氮气和こ炔为反应气体，设置氮气和こ炔的初始流量分别为10 20sccm和10 lOOsccm，在铝或铝合金基体11上施加-150 -500V的偏压，沉积所述防腐蚀膜层15。该防腐蚀膜层15为碳氮化铝梯度膜层，沉积所述防腐蚀膜层15吋，每沉积10 15min将氮气和こ炔的流量增大10 20sCCm，使氮原子和碳原子在碳氮化铝梯度膜层中的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体11至远离铝或铝合金基体11的方向呈梯度増加。沉积该碳氮化铝梯度膜层的时间为30 90min。所述碳氮化铝梯度膜层在其形成过程中可形成致密的Al-C-N相，增强所述防腐蚀膜层15的致密性，以提高所述壳体10的耐腐蚀性。所述碳氮化铝梯度膜的N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体11至远离 铝或铝合金基体11的方向呈梯度増加，可降低碳氮化铝梯度膜与铝膜层13或铝或铝合金基体11之间晶格不匹配的程度，有利于将溅射碳氮化铝梯度膜的过程中产生的残余应カ向铝或铝合金基体11方向传递；又因为在碳氮化铝梯度膜和铝或铝合金基体11之间沉积了塑性较好的铝膜层13，可改善防腐蚀膜层15与铝或铝合金基体11之间的界面错配度，当碳氮化铝梯度膜中的残余应カ较大时，可以借助于该铝膜层13以及铝或铝合金基体11的局部塑性变形实现残余应カ的释放，从而減少所述碳氮化铝梯度膜内的残余应カ，使壳体10不易发生应力腐蚀，以提高所述壳体10的耐腐蚀性。所述应カ腐蚀是指在残余或/和外加应カ及腐蚀介质的作用下，引起的金属失效现象。完成上述碳氮化铝梯度膜层的沉积后，于该碳氮化铝梯度膜表面离子注入铱离子，从而形成所述防腐蚀膜层15。所述的注入铱离子的过程是将镀覆有所述碳氮化铝梯度膜的铝或铝合金基体11置于强流金属离子注入机(MEVVA)中，该离子注入机中采用铱金属靶材，该离子注入机首先将铱金属进行电离，使其产生铱金属离子蒸气，并经高压电场加速使该铱金属离子蒸气形成具有几万甚至几百万电子伏特能量的铱离子束，射入碳氮化铝梯度膜的表面，与其表层中及其表面的原子或分子发生物理作用，最终于该碳氮化铝梯度膜层中注入铱金属离子，形成所述防腐蚀膜层15。本实施例中注入所述铱离子的參数为离子注入机的真空度为lXl(T4Pa，离子源电压为30 IOOkV,离子束流强度为O. I 5mA，控制铱离子注入剂量在I X 1016ions/cm2到I X 1018ions/cm2 之间。所述铱金属离子与所述碳氮化铝梯度膜层中的原子为冶金结合，因此，该注入的铱金属离子不易脱落，且由于是在高能离子注入的条件下形成，该铱金属注入碳氮化铝梯度膜层中后形成为非晶态，由于非晶态结构具有各向同性、表面无晶界、无位错、偏析，均相体系等特点，故，经离子注入铱金属离子后的碳氮化铝梯度膜层使壳体10在腐蚀性介质中不易形成腐蚀微电池，发生电化学腐蚀的可能极小，大大提高了壳体10的耐蚀性。以下结合具体实施例对壳体10的制备方法及壳体10进行说明实施例I等离子清洗氩气流量为280SCCm，铝或铝合金基体11的偏压为-300V，等离子清洗的时间为9分钟；
溅镀铝膜层13 :通入氩气lOOsccm，开启铝靶22，设置铝靶22功率为2kw，设置铝或铝合金基体11的偏压为-500V，沉积5分钟；溅镀防腐蚀膜层15 :首先，溅镀形成一碳氮化铝梯度膜，其エ艺參数为以氩气为工作气体，其流量为lOOsccm，以氮气和こ炔为反应气体，设置氮气和こ炔的初始流量分别为IOsccm和lOsccm，在铝或铝合金基体11上施加-500V的偏压；每沉积IOmin将氮气和こ炔的流量增大IOsccm,沉积时间控制为30min ；之后，对碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子，エ艺參数为设置真空度为lX10_4Pa，离子源电压为30kV，离子束流强度为O. 1mA，控制铱离子注入剂量在I X 1016ions/cm2。实施例2
等离子清洗氩气流量为230SCCm，铝或铝合金基体11的偏压为-480V，等离子清洗的时间为7分钟；溅镀铝膜层13 :通入氩气200sccm，开启铝靶22，设置铝靶22功率为5kw，设置铝或铝合金基体11的偏压为-400V，沉积7分钟；溅镀防腐蚀膜层15 :首先，溅镀形成一碳氮化铝梯度膜，其エ艺參数为以氩气为工作气体，其流量为200sCCm，以氮气和こ炔为反应气体，设置氮气和こ炔的初始流量分别为15sccm和60sccm，在铝或铝合金基体上施加-300V的偏压；每沉积12min将氮气和こ炔的流量增大15sccm,沉积时间控制为60min ；之后，对碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子，エ艺參数为设置真空度为I X 10_4Pa，离子源电压为60kV，离子束流强度为2mA，控制铱离子注入剂量在I X 1017ions/cm2之间。实施例3等离子清洗氩气流量为160SCCm，铝或铝合金基体11的偏压为-400V，等离子清洗的时间为6分钟；溅镀铝膜层13 :通入氩气300sccm，开启铝靶22，设置铝靶22的功率为8kw，设置铝或铝合金基体11的偏压为-300V，沉积10分钟；溅镀防腐蚀膜层15 :首先，溅镀形成一碳氮化铝梯度膜，其エ艺參数为以氩气为工作气体，其流量为300SCCm，以氮气和こ炔为反应气体，设置氮气和こ炔的初始流量分别为20sccm和lOOsccm，在铝或铝合金基体上施加-150V的偏压；每沉积15min将氮气和こ炔的流量增大20sccm,沉积时间控制为90min ；之后，对碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子，エ艺參数为设置真空度为I X 10_4Pa，离子源电压为lOOkV，离子束流强度为5mA，控制铱离子注入剂量在I X 1018ions/cm2之间。本发明较佳实施方式的壳体10的制造方法，在铝或铝合金基体11上依次形成铝膜层13及防腐蚀膜层15，该防腐蚀膜层15为碳氮化铝梯度膜层，其掺杂有铱金属离子。该 铝膜层13、防腐蚀膜层15组成的复合膜层显著地提高了所述壳体10的耐腐蚀性，且该制造エ艺简单、几乎无环境污染。
权利要求
1.一种壳体，包括招或招合金基体，其特征在于该壳体还包括依次形成于该招或招合金基体上的铝膜层和防腐蚀膜层，该防腐蚀膜层为碳氮化铝梯度膜，其掺杂有铱金属离子，所述碳氮化铝梯度膜中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体向远离铝或铝合金基体的方向呈梯度增加，所述铱金属离子的掺杂方式为离子注入。
2.如权利要求I所述的壳体，其特征在于所述防腐蚀膜层的厚度为0.5 2. O y m。
3.如权利要求I所述的壳体，其特征在于所述铝膜层的厚度为100 300nm。
4.一种壳体的制造方法，其包括如下步骤 提供铝或铝合金基体； 于该铝或铝合金基体的表面磁控溅射铝膜层； 于铝膜层上磁控溅射碳氮化铝梯度膜层，所述碳氮化铝梯度膜层中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体向远离铝或铝合金基体的方向呈梯度增加； 对该碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子，形成防腐蚀膜层。
5.如权利要求4所述的壳体的制造方法，其特征在于磁控溅射所述碳氮化铝梯度膜层的工艺参数为以氩气为工作气体，其流量为100 300SCCm，以氮气和乙炔为反应气体，设置氮气和乙炔的初始流量分别为10 20SCCm和10 lOOsccm，在铝或铝合金基体上施加-150 -500V的偏压；每沉积10 15min将氮气和乙炔的流量增大10 20sccm,沉积时间控制为30 90min。
6.如权利要求4所述的壳体的制造方法，其特征在于对碳氮化铝梯度膜层注入铱金属离子的工艺参数为设置真空度为I X IO-4Pa,离子源电压为30 IOOkV,离子束流强度为0. I 5mA,控制铱离子注入剂量在IX 1016ions/cm2到IX 1018ions/cm2之间。
7.如权利要求4所述的壳体的制造方法，其特征在于沉积所述铝膜层的工艺参数为铝靶为靶材，通入氩气100 300sCCm，开启铝靶，设置铝靶功率为2 8kw，设置铝或铝合金基体的偏压为-300 -500V，沉积5 10分钟。
8.如权利要求4所述的壳体的制造方法，其特征在于所述壳体的制造方法还包括在沉积所述铝膜层之前对铝或铝合金基体进行等离子清洗的步骤。
全文摘要
一种壳体，包括铝或铝合金基体，该壳体还包括依次形成于该铝或铝合金基体上的铝膜层和防腐蚀膜层，该防腐蚀膜层为碳氮化铝梯度膜，其掺杂有铱金属离子，所述碳氮化铝梯度膜中N和C的原子百分含量由靠近铝或铝合金基体向远离铝或铝合金基体的方向呈梯度增加，所述铱金属离子的掺杂方式为离子注入方式。该通过离子注入掺杂了铱金属离子的碳氮化铝梯度膜层组成的复合膜层显著地提高了所述壳体的耐腐蚀性。本发明还提供了上述壳体的制造方法。
文档编号C23C14/48GK102676990SQ20111006070
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者张新倍, 蒋焕梧, 陈文荣, 陈晓强, 陈正士 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司