[发明专利]铝合金表面DLC防护薄膜制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金表面的DLC防护薄膜及其制备方法，所述薄膜是由过渡层和含H的DLC层组成，所述过渡层是沉积在7075铝合金上的SiC和Si‑DLC混合过渡层或是SiC、Si‑DLC双层过渡层，所述DLC层是直接生成的含H的DLC层；所述薄膜均使用CVD的方法进行制备，首先对7075铝合金进行预处理，然后利用空心阴极电子枪加上下聚焦线圈辅助作为TMS(四甲基硅烷)气体和/或乙炔的离化源，在基体上加负偏压进行沉积，最后利用氢气和作为碳源的乙炔气体沉积生成含H的DLC；本发明的铝合金表面DLC防护薄膜具有良好的摩擦学性能，表面光滑，膜基结合力高，硬度高，且工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面防护薄膜及其制备工艺，特别涉及一种以SiC和DLC为附加防护薄膜的制备工艺，属于铝合金表面处理与表面改性技术领域。

背景技术

铝合金的密度较小，导电、导热性能优良，强度高，塑性和成型性好，易加工，被广泛的应用于航空航天、军工、汽车、船舶、建筑等领域中。然而铝合金硬度偏低，耐磨性差，耐腐蚀性较差，大大制约了铝合金的应用前景。因此，对铝合金的表面处理以提供有效保护和提高铝合金表面性能非常重要。常用的铝合金表面处理方法有阳极氧化法、激光熔覆法、稀土转化膜法等。阳极氧化处理得到的氧化膜比较厚，因此耐蚀性较好，但是由于薄膜的附着力差、成本高以及薄膜抗冲击性不理想等原因，在工业生产中使用较少；激光熔覆法容易在界面上形成脆性相和裂纹，实际应用中薄膜的尺寸精度、对基体复杂形状的容许度、表面粗糙度等问题较难解决；稀土转化膜法的不足之处是稀土盐长期浸泡工艺处理的时间长，处理所需的温度也较高。与以上几种方法或技术相比，改善铝合金表面耐磨和耐腐蚀性最有效的途径是在其表面制备一层耐磨损、抗腐蚀的薄膜，利用薄膜在铝合金基体和外界环境之间形成的屏障，有效的保护铝合金，拓展它的应用范围。

类金刚石碳薄膜具有很多优良的力学、电学、光学、热学和声学等物理性质,又有十分好的化学稳定性。它具有极高的硬度和优异的抗磨损性能，适于作切削刀具、轴承、齿轮及活塞等易磨损机件的镀层；它的耐腐蚀(防酸、防碱)性能好，可作为金属镀层的底层，或者沉积在塑料饰件上，防止酸、碱及有机试剂的侵蚀；它具有良好的生物相容性，可用在人工关节等生命科学领域。因此类金刚石薄膜是铝合金表面改性的理想薄膜材料，其可能能够改善铝合金运动部件在不同工况下导致的磨损失效和腐蚀磨损。

DLC薄膜具有高硬度，低摩擦系数，良好摩擦学性能，是优异的薄膜保护材料之一；铝合金自身存在质软、摩擦系数高、磨损大、容易拉伤及其难以润滑等问题，因此可以看出，在铝合金表面沉积DLC薄膜是不错的选择。然而在铝合金表面进行DLC薄膜的改性研究过程中，人们发现存在诸多难点，铝合金的热膨胀系数大硬度低，基体易软化，机械性能退化，表面易氧化生成致密氧化膜，所述这些大大限制了DLC薄膜对铝合金表面的改性，以及薄膜优异的机械性能发挥。因而，如何有效提高DLC膜与铝合金之间的结合强度，是一个很重要的问题，这也是目前DLC薄膜材料能得以工业应用的难点问题。

发明内容

本发明的目的在于在增强DLC膜与铝合金之间结合强度的同时，保证其具有高硬度，较低的摩擦系数等性能。

为实现上述发明的目的，本发明提供了两种铝合金表面DLC防护薄膜制备方法，第一种的技术方案如下：

(1)、对基体进行前期预处理；

(2)、氩气，氢气进行辉光清洗；

(3)、用TMS和C₂H₂作为气体源在铝合金表面沉积SiC和Si-DLC混合过渡层；

(4)、在所述过渡层上直接沉积含H的DLC层。

所述(1)中的基体为7075铝合金，所述前期预处理为分别用丙酮、酒精超声处理10min，用吹风机吹干待用，所述吹风机为普通的家用吹风机。