镁合金表面制备硬质防护膜的方法

摘要

本发明提供一种镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：先采用电弧离子镀，选择高纯Cu靶和使用Ar气作为工作气体，沉积金属Cu层；然后通过电镀，沉积金属Ni层；最后通过电弧离子镀，选择高纯高纯Cr靶，使用高纯Ar气和N₂气作为工作气体，在镁合金上表面沉积CrN单层膜或Cr/CrN多层膜，本发明提出一种结合力良好、不污染环境的镁合金表面制备CrN单层膜或Cr/CrN多层膜的方法，用以实现镁合金构件表面防护和改性的目的。

主权项

一种镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：先采用电弧离子镀，选择高纯Cu靶和使用Ar气作为工作气体，沉积金属Cu层；然后通过电镀，沉积金属Ni层；最后通过电弧离子镀，选择高纯Cr靶，使用高纯Ar气和N₂气作为工作气体，在镁合金上表面沉积CrN单层膜或Cr／CrN多层膜，具体包括以下步骤： (1)、镁合金件放入沉积装置之前，经过机械研磨、抛光，然后使用有机溶剂除油和化学脱脂预处理； (2)、把前处理的镁合金样片固定在电弧离子镀装置内的衬底支架上，并对电弧离子镀装置设备室抽真空； (3)、使用高纯Cu靶，将Ar气通入真空室，在低气压下引燃电弧，在镁合金上沉积金属Cu层；随后原位进行真空热处理； (4)、镁合金上预沉积的Cu膜后要进行真空时效处理；处理温度200℃‑400℃，时效时间为0.5‑2.0小时； (5)、从真空腔内取出热处理后的沉积Cu层的镁合金试样，进行电镀金属Ni层，随后进行表面清洗、晾干； (6)、将晾干的电镀金属Ni层的试样放入电弧离子镀真空腔内衬底支架上，并对设备室抽真空；通入Ar气，选用高纯Cr靶，启弧，利用400V‑800V占空比15％‑40％的脉冲偏压进行常规的清洁处理； (7)、镁合金电镀金属Ni层后，采用电弧离子镀沉积CrN硬质膜，沉积时，加入反应气体N₂气，保持真空室内气体总压强为0.03‑2.0Pa；在沉积Cr／CrN多层防护膜时，也可以周期性交替地加入环境气体Ar气和N₂气，保持真空室内气体总压强为0.03‑2.0Pa，通过控制Ar气或N₂气通入时间，控制多层膜中Cr相和CrN相厚度，制备出不同调制周期的多层膜； (8)、沉积结束后，关闭脉冲偏压和弧电源，关闭气体，待样片在真空室中冷却到室温，打开真空室取出即可； 步骤(5)中，Ni层厚度在10‑30μm；电镀金属Ni层所用的电镀液成分与工艺如下：硫酸镍200～350g／L，氯化镍20～40g／L，硼酸20～40g／L，香豆素1～2g／L，镀Ni添加剂1～2g／L，余量为去离子水，预镀液pH4～6；电镀温度在10℃‑25℃，电流密度1～10A／dm²，在室温下预镀0.5h～2.0h，取出后用流水冲洗晾干； 步骤(3)中的金属Cu层厚度为0.1‑1.0μm。