[發明專利]用于后續陽極氧化處理的壓鑄鋁合金外殼鋁基過渡涂層制備方法

有效

• 申請號: 201610020444.0
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105506567B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 梁智濤;張亞梁;馬勝利
• 申請（專利權）人: 晨光真空技術（東莞）有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/46;C23C14/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發明公開了一種壓鑄鋁合金外殼的鋁基過渡涂層制備方法，用真空磁控濺射離子鍍設備，采用多個電弧Cr基靶或Ti基靶在壓鑄鋁合金手機外殼表面沉積形成Cr基底層或Ti基底層后，以多對均勻安裝在爐體內壁的平面Al靶作為Al的來源，高純Ar作為濺射氣體，保證有效的輝光放電過程和靶材濺射，再在Cr基底層或Ti基底層上制備純Al涂層。制備的壓鑄鋁合金外殼，經后續陽極氧化處理后測試，氧化層外觀色澤均勻，呈現各種色澤，氧化層顯微硬度為Hv500，樣品彎折180度后涂層無脫落，中性鹽霧試驗的耐蝕性超過48小時，完全達到了鋁合金外殼的氧化涂層質量技術指標要求。

技術領域

本發明屬于表面處理技術領域，具體涉及一種用于后續陽極氧化處理的壓鑄鋁合金外殼表面的鋁基過渡涂層設計及其制備方法。

背景技術

智能手機一般要求輕質和便于攜帶，其外殼應具有完美的裝飾性，以及抗劃傷、耐腐蝕、耐磨損等優異的使用性能。因此，手機外殼多以不銹鋼、鋁合金、鎂合金或塑料等材料制成，特別是鋁合金金屬外殼近年來普遍流行并得到廣泛應用，其外觀及觸摸質感極佳，而且其易于上色，更能表現產品美觀及設計感，這是不銹鋼和工程塑料所無法比擬的。鋁合金質量輕，但本身硬度不高，耐磨損性能不足，而電位又比較負，在空氣中長時間放置就會氧化腐蝕。因此，鋁合金手機外殼表面一般均采用陽極氧化技術來改善其外觀裝飾性能、耐磨損性能和耐腐蝕性能。其原理是在含有氧化劑的電解液中，通過電壓放電，外殼作陽極發生氧化反應，在表面生成一層厚度約十幾微米的Al2O3各種鮮艷色彩的陶瓷涂層，同時顯著改善了外殼的耐磨損、抗劃傷和抗腐蝕性能及良好的手感。

目前鋁合金手機外殼主要采用數控機床加工(CNC)而成，但由于外殼形狀復雜，加工工藝繁雜、加工精度高、生產周期長，難以滿足大批量和高效率的生產要求，導致鋁合金手機外殼采用CNC加工成本一直居高不下，市場競爭力下降。基于此，近期手機制造行業正在研發鋁合金壓鑄一次成型技術以替代CNC加工技術，有望顯著提高手機外殼的加工效率，生產成本也會大幅下降。但鋁合金外殼壓鑄過程中很容易產生一些收縮氣孔、雜質成分偏析、殘余應力和顯微組織改變等，這對外殼后續氧化處理時的表面質量帶來很大影響，主要表現為氧化層光潔度差、針孔多、氧化色澤不均勻和局部變形等。目前壓鑄外殼產品表面氧化處理的合格率僅20％左右。因此，急需研發針對壓鑄成型鋁合金外殼的表面處理新工藝。

真空等離子體氣相沉積鍍膜技術在手機外殼表面防護涂層處理領域的成功應用已有十余年歷史，該方法采用真空等離子體氣體放電原理沉積涂層，具有工藝過程穩定、生產效率高、涂層綜合性能優良，以及生產過程綠色環保等諸多優點。近年來不銹鋼手機外殼采用真空中頻磁控濺射鍍膜技術，先后鍍制出滿足不同市場需要的TiN、TiO2、CrN、TiC、DLC、ZrN等高品質涂層，不但外觀裝飾效果優異，而且其耐磨和耐蝕性能也顯著提高，獲得了消費者的廣泛認可和好評。然而，鋁合金手機外殼還未見真空鍍膜技術的應用報道，特別是以蘋果手機為代表的新一代壓鑄鋁合金外殼仍采用單一的陽極氧化處理工藝，氧化層外觀光潔度、色澤的均勻性和穩定性等，相對于CNC加工外殼，出現不同程度下降，產品的合格率亟待提高。分析認為，主要原因是氧化之前的高溫壓鑄成型過程中出現了鋁合金變形應力、收縮氣孔、成分偏析等，這些壓鑄工藝缺陷在隨后氧化時極易導致涂層外觀光潔度或色澤較差，而性能不均易使涂層在使用過程中早期脫落，或不耐磨損，或不耐腐蝕。綜上看出，基于真空等離子體氣相沉積鍍膜技術的工藝優勢，以及生產過程的高效環保等顯著優點，在此基礎上研發具有優異的外觀裝飾性能和綜合使用性能的壓鑄鋁合金手機外殼表面處理新技術已顯得越來越重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于后續陽極氧化處理的壓鑄鋁合金外殼的鋁基過渡涂層制備方法，該方法采用真空磁控濺射離子鍍技術，制備的鋁基過渡涂層具有穩定均勻的金屬光澤，表面光滑致密，消除了壓鑄鋁合金外殼的各種表面缺陷，完全可以滿足后續陽極氧化涂層工藝加工要求。

為了實現上述任務，本發明采取如下的解決方案：