[发明专利]钢上通过磁控溅射的耐蚀和低脆性铝合金涂层

说明书

钢上通过磁控溅射的耐蚀和低脆性铝合金涂层。本公开提供了用于涂覆钢基板的合金，所述合金包含铝以及锌、镁和锆中的一种或更多种。合金涂层具有约5％或更低的总孔隙体积百分比以及约10微米或更小的平均孔隙直径。本公开还提供了将铝合金沉积到基板上的方法、磁控溅射靶材以及制备带涂层的钢的方法。

技术领域

本公开的各方面总体上涉及用于钢的铝合金涂层、将铝合金沉积到基板上的方法、磁控溅射靶材以及带铝合金涂层的基板。

背景技术

由于钢是一种高强度材料，所以其用在许多行业中。为了改进钢的质量，可在钢上设置涂层。例如，带镉涂层的钢是在潮湿环境中用作航空航天和军事应用的飞机部件的材料。由于镉保护钢免受湿气影响并缓慢劣化，所以镉涂层在行业中被称为“牺牲涂层”。正在开发其它技术以提供其它涂层。例如，低氢脆锌镍(LHE Zn-Ni)(例如，AlumiPlate^TM)涂层提供与带镉涂层的铝相似的性能。铝是航空部件上的涂层的另一选择。带铝涂层的钢通常通过将铝离子气相沉积(IVD)到钢上而制成。另选地，已开发出基于离子液体的涂层配方以从涂层配方消除水性和有机溶剂。

尽管如此，需要用于钢的保护涂层，其与通过离子气相沉积形成的涂层相比孔隙率降低，并且与Zn-Ni镀层相比保护涂层中所使用的金属的范围更广。还需要用于钢的保护涂层，其无需使用有机溶剂和其它非理想材料就可形成。

发明内容

本公开提供一种用于涂覆基板(例如，钢基板)的合金涂层，其包含铝以及下列材料中的一种或更多种：基于合金的总重量计约1重量％至约15重量％的锌、基于合金的总重量计约1重量％至约10重量％的镁以及基于合金的总重量计约0.1重量％至约5重量％的锆。合金涂层具有约5％或更低的总孔隙体积百分比以及约10微米或更小的平均孔隙直径。

在其它方面，基板(例如，钢基板)包括设置在其上的本公开的铝合金。

本公开还提供包含本公开的铝合金的磁控溅射靶材。

在其它方面，一种将铝合金磁控溅射到基板上的方法包括使溅射气体流到工艺室的处理区域，该工艺室具有铝合金溅射靶材，该铝合金溅射靶材包含基于合金的总重量计约1重量％至约15重量％的锌、基于合金的总重量计约1重量％至约10重量％的镁以及基于合金的总重量计约0.1重量％至约5重量％的锆中的一种或更多种。合金涂层具有约5％或更低的总孔隙体积百分比以及约10微米或更小的平均孔隙直径。该方法包括将能量脉冲传送到溅射气体并将铝合金沉积到基板上。

附图说明

为了能够详细理解本公开的上述特征，可通过参考方面来获得以上简要概述的本公开的更具体描述，其中一些方面示出于附图中。然而，要注意的是，附图仅示出本公开的典型方面，因此不应被视为限制其范围，因为本公开可允许其它同样有效的方面。

图1是根据本公开的一方面的包括钢基板的飞机。

图2是根据本公开的一方面的在磁控溅射室中在钢基板上沉积铝合金涂层的方法的流程图。

图3是示出使用离子气相沉积或磁控溅射而沉积到钢基板上的铝涂层的总孔隙体积百分比对孔隙直径的曲线图。

图4A是示出使用离子气相沉积而沉积到钢基板上的铝涂层的孔隙分布对孔隙直径的柱状图。

图4B是示出根据本公开的一方面的使用磁控溅射而沉积到钢基板上的铝涂层的孔隙分布对孔隙直径的柱状图。

图5是示出根据本公开的一方面的Al-5Mg合金在蒸馏水和3.5％NaCl溶液二者中的开路电位的曲线图。

图6是示出根据本公开的一方面的Al-5Zn-5Mg合金在蒸馏水和3.5％NaCl溶液二者中的开路电位的曲线图。

图7是示出根据本公开的一方面的Al-9Zn-5Mg合金在蒸馏水和3.5％NaCl溶液二者中的开路电位的曲线图。