[发明专利]具有Al-Si-O-N抗磨耐蚀层的铝基合金制备方法

摘要

本发明公开了一种具有Al-Si-O-N抗磨耐蚀层的铝基合金制备方法。利用常规化学预氧化处理在铝基合金表面形成含Al-O结构的微孔质表面层，在此基础上进行射频等离子化学气相沉积Si、N，使Si、N原子渗入到Al-O结构微孔膜中，通过Si、Al、O、N元素的扩散和渗透形成表面含有Al-Si-O-N陶瓷层的铝基合金。本发明的Al-Si-O-N层具有一定的韧性、高强度、耐高温、高硬度、抗弯强度、减摩耐磨、耐腐蚀、耐热冲击性优等特点赋予铝合金新的表面特性，Al-Si-O-N表面层与铝合金基体结合力强。

主权项

一种具有Al-Si-O-N抗磨耐蚀层的铝基合金制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1：铝基合金基体进行预氧化处理(1-1)机械抛光，去除表面污物及氧化物；(1-2)超声波丙酮溶液清洗10～15min，去离子水冲洗，清除表面沾污及脱脂除油；(1-3)用NaOH或KOH化学除油，浓度为2～5g/L，除油时间为2～10min，用硝酸中和，硝酸浓度为100～200g/L，中和时间为2～10min；(1-4)预氧化，在纯碱∶铬酸钠重量百分比为1∶3～5，浓度为50～100g/L，处理温度90～100℃，预氧化时间3～8min，去离子水冲洗，吹干，得到具有预氧化膜的表面结构；步骤2：具有预氧化膜的铝基合金基体进行等离子CVD沉积处理，制备含有Al、O、Si和N组分的表面层(2-1)将预处理后的试样装入PECVD化学气相沉积室中，系统抽真空到3Pa，通高纯H2开射频，产生辉光放电预轰击净化活化铝合金表面10～20min，使其表面活化、净化，加热升温到300～500℃；(2-2)以N2为载气，通SiH4和NH3工作气源，气体流速为120ml/min～200ml/min，源气体流量比：N2∶SiH4∶NH3＝9∶1∶2～9，沉积气压10～200Pa，射频功率60～150w，沉积时间10～30min，得到含有Al、O、Si和N组分的表面层；步骤3：含有Al、O、Si和N组分的表面层铝基合金基体进行热扩散处理控制沉积室温度为450-500℃，继续以50-100ml/min通H2，压力保持恒定，保温60min，促使吸附在表面的活性[Si]、[N]原子向内部扩散，并与预氧化层化学作用生成Al-Si-O-N陶瓷膜层，随炉冷却到100℃以下，取出得到具有Al-Si-O-N膜层的铝基材料。