一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法与流程

1.本发明涉及多弧离子镀膜技术领域，更具体地说，涉及一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法。


背景技术：

2.多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，蒸发物是从阴极弧光辉点放出的阴极物质的离子，从而在基材表面沉积成为薄膜的方法，离子镀是真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。目前市场上有针对dlc(类金刚石)薄膜的研究，其具有高导热、低摩擦的高稳定性、磨损以及抗腐蚀性高，属于一种功能薄膜，但是在界面结合、薄膜的任性等不具有良好的摩擦磨损性。
3.钛合金表面硬度低、耐磨性较差，影响了钛合金使用的安全可靠性。因此，需要对钛合金进行表面处理，以提高钛合金的防腐性、装饰性和功能性，涂装、电镀、化学转化等是目前较为常用的处理方式，但是其处理过程的使用局限性大，工艺复杂，镀膜效果差，无法满足对钛合金表面进行耐腐蚀、耐磨等需求，故而提出了一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提到的相关问题，本发明的目的在于提供一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法。
5.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。
6.一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法，包括钛合金基板，所述铝合金基板上覆盖有纳米氧化铝致密镀层，所述氧化铝致密镀层的外侧覆盖有ysz-ag-mo耐磨层；
7.所述多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法包括一下步骤：
8.步骤一、对钛合金基板的表面打磨抛光，然后浸入清洗液进行清洗，再通过超声波清洗，最后用酒精脱水干燥；
9.步骤二、将钛合金基板置入多弧离子镀膜设备中，以纯铝板作为阴极，将多弧离子镀膜设备的内部抽至真空，在脉冲高压下在纯铝板表面产生金属等离子体的阴极半点，放电产生的大量热量使纯铝板表面的局部被蒸发，电离形成高密度金属等离子体；
10.步骤三、然后充入部分氧气，蒸发过的铝等离子气体与氧气反应形成氧化铝，气化的氧化铝然后对钛合金基板的表面进行沉淀形成氧化铝致密镀层，对氧化铝致密镀层进行固化；
11.步骤四、利用多弧离子镀，在氧化铝致密镀层制备形成ysz-ag-mo耐磨层，对ysz-ag-mo耐磨层进行固化。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述步骤一中的打磨抛光操作利用沙粒液体喷砂，沙粒采用五十目的金刚砂，所述清洗液为金属清洗液，金属清洗液为中性清洗液。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述步骤二中的工艺温度：650～800℃，多弧离子镀加工时间：25～35分钟，真空度：5～9
×
10-3
mpa，负偏压：150～200v，弧电流：75a。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述步骤三中的填充氧气压力为0.1～0.3pa,所述钛合金基板位于阴阳两极之间缓慢转动。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述纳米氧化铝致密镀层为20～40μm，硬度为1000～1500hv，孔隙率：5个/cm-2
，结合力达到65n。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述步骤四中氧化铝致密镀层制备的多弧离子镀工艺包括以下步骤：
22.s1、将覆盖有纳米氧化铝致密镀层的铝合金基板的表面进行清理干燥，然后置入多弧离子镀设备内；
23.s2、将多弧离子镀设备的内部抽至真空，通入氩气，多弧离子镀设备工作清洗铝合金基板表面；
24.s3、提高弧离子镀设备工作温度，对纳米氧化铝致密镀层的外侧镀膜2h，形成ysz-ag-mo耐磨层。
25.作为上述技术方案的进一步描述：
26.所述步骤s2中，真空度为0.01pa以下，通入氩气后真空度变为0.1～0.3pa。
27.相比于现有技术，本发明的优点在于：
28.(1)本方案，通过多弧离子镀膜技术，将氧化铝致密镀层与ysz-ag-mo耐磨层复合镀在钛合金基板上，镀膜的致密性与结合力，提高其使用耐久度，镀膜工艺相对于传统工艺更为环保安全，提高靶材利用率。
29.(2)本方案，铝在等离子气体环境下与氧气发生氧化反应，形成氧化铝然后再沉积在钛合金基板，能够减少工艺步骤，提高加工效率，同时使得氧化铝致密镀层的致密性与镀膜均匀性更好。
30.(3)本方案，增强氧化铝致密镀层的物理性能，具备特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等特性，满足市场使用需求，配合ysz-ag-mo耐磨层，提供优秀的高温力学性能和抗高温氧化性能，摩擦系数低，减少摩擦力，抗磨损性能优异。
附图说明
31.图1为本发明的截面结构示意图。
32.图中标号说明：
33.1、铝合金基板；2、纳米氧化铝致密镀层；3、ysz-ag-mo耐磨层。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；
35.请参阅图1，本发明中，一种利用多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法，包括钛合金基板1，铝合金基板1上覆盖有纳米氧化铝致密镀层2，氧化铝致密镀层2的外侧覆盖有ysz-ag-mo耐磨层3；
36.多弧离子镀膜处理钛合金表面的方法包括一下步骤：
37.步骤一、对钛合金基板1的表面打磨抛光，然后浸入清洗液进行清洗，再通过超声波清洗，最后用酒精脱水干燥；
38.步骤二、将钛合金基板1置入多弧离子镀膜设备中，以纯铝板作为阴极，将多弧离子镀膜设备的内部抽至真空，在脉冲高压下在纯铝板表面产生金属等离子体的阴极半点，放电产生的大量热量使纯铝板表面的局部被蒸发，电离形成高密度金属等离子体；
39.步骤三、然后充入部分氧气，蒸发过的铝等离子气体与氧气反应形成氧化铝，气化的氧化铝然后对钛合金基板1的表面进行沉淀形成氧化铝致密镀层2，对氧化铝致密镀层2进行固化；
40.步骤四、利用多弧离子镀，在氧化铝致密镀层2制备形成ysz-ag-mo耐磨层3，对ysz-ag-mo耐磨层3进行固化。
41.本发明中，通过多弧离子镀膜技术，将氧化铝致密镀层2与ysz-ag-mo耐磨层3复合镀在钛合金基板1上，镀膜的致密性与结合力，提高其使用耐久度，镀膜工艺相对于传统工艺更为环保安全，提高靶材利用率，铝在等离子气体环境下与氧气发生氧化反应，形成氧化铝然后再沉积在钛合金基板1，能够减少工艺步骤，提高加工效率，同时使得氧化铝致密镀层2的致密性与镀膜均匀性更好，增强氧化铝致密镀层2的物理性能，具备特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等特性，满足市场使用需求，配合ysz-ag-mo耐磨层3，提供优秀的高温力学性能和抗高温氧化性能，摩擦系数低，减少摩擦力，抗磨损性能优异。
42.其中：步骤一中的打磨抛光操作利用沙粒液体喷砂，沙粒采用五十目的金刚砂，清洗液为金属清洗液，金属清洗液为中性清洗液。
43.本发明中，通过喷砂方式对钛合金基板1的表面进行清理，并利用中性金属清洗液保持钛合金基板1表面的整洁，在通过酒精进一步清理干燥，以方便多弧离子镀膜工艺进行镀膜。
44.其中：步骤二中的工艺温度：650～800℃，多弧离子镀加工时间：25～35分钟，真空度：5～9
×
10-3
mpa，负偏压：150～200v，弧电流：75a。
45.本发明中，保持稳定的加工环境，以方便纯铝板表面的局部蒸发形成等离子气体。
46.其中：步骤三中的填充氧气压力为0.1～0.3pa,钛合金基板1位于阴阳两极之间缓慢转动。
47.本发明中，填充的氧气方便与等离子气体中的铝进行氧化反应形成氧化铝，然后沉淀在钛合金基板1上形成纳米氧化铝致密镀层2，缓慢旋转的钛合金基板1能够方便纳米氧化铝致密镀层2的沉积全面，提高镀膜的均匀性。
48.其中：纳米氧化铝致密镀层2为20～40μm，硬度为1000～1500hv，孔隙率：5个/cm-2
，
结合力达到65n。
49.本发明中，纳米氧化铝致密镀层2能够起到高强、高韧、化学稳定性好等特性，能够对钛合金基板1进行防护。
50.其中：步骤四中氧化铝致密镀层2制备的多弧离子镀工艺包括以下步骤：
51.s1、将覆盖有纳米氧化铝致密镀层2的铝合金基板1的表面进行清理干燥，然后置入多弧离子镀设备内；
52.s2、将多弧离子镀设备的内部抽至真空，通入氩气，多弧离子镀设备工作清洗铝合金基板1表面；
53.s3、提高弧离子镀设备工作温度，对纳米氧化铝致密镀层2的外侧镀膜2h，形成ysz-ag-mo耐磨层3。
54.本发明中，通过多弧离子镀膜将ysz-ag-mo耐磨层3与纳米氧化铝致密镀层2结合，提高两者的结合性，提高镀膜表面的耐磨能力，降低摩擦系数。
55.其中：步骤s2中，真空度为0.01pa以下，通入氩气后真空度变为0.1～0.3pa。
56.本发明中，便于多弧离子镀对ysz-ag-mo耐磨层3的形成。
57.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。