[发明专利]镁合金表面制备硬质防护膜的方法

权利要求书

1.一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，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600V-800V占空比20%-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。

2.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（5）步骤中， 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1～2 g/L，镀Ni添加剂1～2 g/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。

3.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（3）步骤中的金属Cu层厚度为0.1—1.0μm。

4.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（1）步骤中的机械研磨依次用400#、800#、1200#和1500#的水磨砂纸打磨；机械抛光为选用18—25m/s的布轮，使用氧化铬颗粒抛光膏；有机溶剂除油和化学脱脂步骤是将研磨抛光后的镁合金放入酒精或丙酮中超声清洗5-10min，温度室温，超声波频率为22KHz；冷风吹干。

5.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（2）步骤的真空度小于6.7×10^-3Pa。

6.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（3）步骤中高纯Cu靶与镁合金样片距离为100—400mm；该步骤中将Ar气通入真空室，在0.1-2.5Pa下低气压下引燃电弧，沉积Cu膜；弧电流为40-80A、弧电压为20-30V；在镁合金样片上施加脉冲偏压200—600V轰击，占空比15-45%，频率51KHz。

7.根据权利要求1所述的镁合金表面制备硬质防护膜的方法，其特征在于：（5）步骤中电镀金属Ni层的电镀液成分和工艺：硫酸镍200～350g/L，氯化镍20～40g/L，硼酸20～40g/L，香豆素1～2 g/L，镀Ni添加剂1～2 g/L，余量为去离子水，预镀液PH4～6；电镀温度为室温，电流密度1～10A/dm²，预镀0.5h～2.0h，取出后用流水冲洗晾干。