[發(fā)明專利]鐵或不銹鋼表面鍍鈦膜的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110206307.3
• 申請(qǐng)日: 2011-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN102220558A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃雙華;鄒敏;賴奇;藍(lán)德均
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀枝花學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/16
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 武森濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦膜的制備方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈦是一種銀白色金屬，它具有密度小(比鋼輕40％)、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，并且屬于生理惰性金屬，與人體接觸無(wú)致敏、致癌、致畸變現(xiàn)象，可與骨組織、上皮、結(jié)締組織很好地結(jié)合，而且是生物相容性最好的金屬材料。

但由于鈦的冶金和材料加工還存在較大的困難，成本很高，使得金屬鈦難以在民用和工業(yè)上大量應(yīng)用。目前，被大量民用和工業(yè)用的抗環(huán)境腐蝕材料是各種不同型號(hào)的不銹鋼；然而在一些環(huán)境污染嚴(yán)重的地方，即使如抗蝕性能優(yōu)良的304也會(huì)生銹。另外，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不銹鋼也被大量用作骨骼修補(bǔ)材料，其生物相容性和生理毒性也并不很理想。

因此，人們想到將不銹鋼和金屬鈦進(jìn)行復(fù)合，即可在作為主體的不銹鋼材料表面沉積一層金屬鈦，那么得到的鍍鈦不銹鋼材料不但其抗蝕性能優(yōu)于普通不銹鋼，而且具有較好的生物相容性，使得其能夠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上應(yīng)用；進(jìn)而使鈦材能夠在民用上得到大量推廣。

目前鐵、不銹鋼的表面處理工藝主要是電鍍或化學(xué)鍍。化學(xué)鍍主要用于在金屬表面進(jìn)行防腐染色處理，例如專利CN1311349報(bào)道的化學(xué)鍍液，公開了化學(xué)鍍液配方包括硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、有機(jī)羧酸、六個(gè)碳原子以下的氨基酸、碘化鉀或碘酸鉀等多種化學(xué)試劑，主要解決目前在化學(xué)鍍鎳技術(shù)中存在的鍍速偏低、鍍液穩(wěn)定性差、鍍液的成本高等問題，但化學(xué)鍍方法采用的化學(xué)試劑多，會(huì)產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，污染嚴(yán)重。

采用電鍍的可鍍物質(zhì)較為廣泛，如專利CN1389598報(bào)道了一種具有高效防腐蝕性能和鏡面光亮裝飾性保護(hù)層的電鍍方法，該方法可鍍覆在鋼鐵、鋅及鋁合金基材上；其技術(shù)比較成熟，缺點(diǎn)是鍍層較厚，投入大，污染嚴(yán)重。加之電鍍廠投資大，一般投資者也只能望而卻步。

對(duì)于化學(xué)鍍和電鍍的上述缺陷，中國(guó)專利申請(qǐng)CN?101768721A公開了采用中頻磁控濺射物理氣相沉積技術(shù)在不銹鋼基底上鍍硼碳氮膜的方法，以此提高不銹鋼在離子液體潤(rùn)滑條件下的抗磨和抗腐性能；具體方法為：a將預(yù)先清洗后的不銹鋼片超聲清洗，然后在去離子水沖洗吹干，置于真空室；抽真空到腔內(nèi)真空度小于3*10^-3Pa；b通入Ar氣至1Pa，基底加脈沖偏壓為-600V，導(dǎo)通比為0.8；c采用高純氮?dú)夂蜌鍤鉃榉磻?yīng)濺射氣體，分別濺射石墨靶和硼靶制備BCN薄膜；Ar流量120sccm，N₂流量80sccm，沉積氣壓為1Pa，沉積功率約為1000W，基底偏壓在-200V之間，不銹鋼片與靶的距離為150mm，沉積時(shí)間為100-150min。該方法容易操作，避免了化學(xué)鍍和電鍍污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

本發(fā)明對(duì)采用等離子體物理濺射氣相沉積技術(shù)鍍鈦膜在提高鈦膜結(jié)合力方面作了進(jìn)一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種在鐵或不銹鋼表面鍍鈦膜的方法，所得鈦膜結(jié)合力高。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

鐵或不銹鋼表面鍍鈦膜的方法，采用等離子體物理濺射氣相沉積技術(shù)，其特征在于，在濺射鍍鈦過程中加熱，加熱溫度控制為50-450℃。

優(yōu)選的，上述加熱溫度控制為100-400℃，更優(yōu)選250℃。

優(yōu)選的，上述鐵或不銹鋼表面鍍鈦膜的方法中，濺射鍍鈦過程中基底施加脈沖偏壓，基底脈沖偏壓為60-280V，優(yōu)選60-240V，更優(yōu)選60-120V。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為鐵或不銹鋼基材鍍高結(jié)合力鈦膜提供了一種新的方法。本發(fā)明采用等離子體氣相沉積技術(shù)，將鈦等離子體化，以鐵或不銹鋼為基底，在基底上直接沉積一層鈦薄膜，從而制得了高耐腐蝕、高結(jié)合力的鍍鈦的不銹鋼基復(fù)合材料。本發(fā)明利用等離子體氣相沉積技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟、沉積溫度低、成膜均勻等特點(diǎn)；制備的薄膜均勻致密，薄膜與基底的結(jié)合良好。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種鐵或不銹鋼表面鍍鈦膜的方法，采用等離子體氣相沉積技術(shù)，在濺射鍍鈦過程中加熱，加熱溫度控制為50-450℃。優(yōu)選的，上述加熱溫度控制為100-400℃，更優(yōu)選250℃。

上述濺射一般是固態(tài)靶材在高能離子/原子轟擊下靶材原子團(tuán)發(fā)生物理轉(zhuǎn)移的過程，被濺射的靶材在高能粒子轟擊下，有一定數(shù)量的原子或原子團(tuán)脫離靶體并獲得一定的動(dòng)能，飛向薄膜生長(zhǎng)面，從而實(shí)現(xiàn)薄膜的生長(zhǎng)。簡(jiǎn)單來(lái)講就是電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片；氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。