[发明专利]一种高平整性、高耐磨性、高耐蚀性镁合金表面涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种高平整性、高耐磨性、高耐蚀性镁合金表面涂层的制备方法，是一种等离子体离子注入N/Cr/DLC膜的制备方法。本发明的高平整性镁合金表面涂层按如下步骤进行制备：按照一定范围偏压注入N/Cr涂层后原位沉积DLC即得到高平整度镁合金涂层。本发明首次采用镁离子等离子体离子注入和表面原位沉积DLC相结合，制备了N/Cr/DLC复合改性层来改善镁合金作为结构材料应用中粗糙度太大导致结合力低、易腐蚀、耐磨性差等缺陷，为高平整度镁合金的应用拓展了思路。

技术领域

本发明涉及镁合金表面改性领域。特别涉及一种高平整性、高耐磨性、高耐蚀性镁合金表面涂层的制备方法。

背景技术

镁是一种质量很轻且应用比较广泛的金属，原子序数为12，晶格结构为密排六方。金属镁的活性比较高，很容易失去电子而被腐蚀的。镁合金的腐蚀实质上是镁被氧化成氧化镁或氢氧化镁的电化学和化学过程。从热力学角度看，不同价态的镁及其化合物的电化学位和自由能都要比单质镁低得多。由此可见，镁的腐蚀过程是自发的、极易发生的，且是不可逆的。

镁合金由于密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好，在航空、航天、运输、化工、火箭、汽车等领域被广泛使用。但是镁合金表面质软耐磨性和耐蚀性差，由于镁与镁合金具有许多特性，其防护技术与一般普通金属的防腐大不相同，并且不能以过多的牺牲镁合金的性能为代价。例如：镁合金的优点在于比铝合金更轻，如果为了提高镁合金的耐腐蚀性而加入过多的重金属元素，就会使镁合金本身比重远远超过铝合金。理论上，非晶化能够提高镁合金的耐腐性。但是以现阶段技术，形成大块非晶镁合金，总需要加入较多的重金属元素，导致非晶镁合金要比铝合金重得多。

目前，较常用的防腐技术是将镁合金进行阳极氧化处理、化学转化膜、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子注入等技术对镁合金表面进行处理，从而达到表面防腐耐磨的效果。但是这些方法都存在各自的优缺点，导致镁合金的表面防腐的效果不能彻底得到解决。

发明内容

本发明为了解决现有镁合金表面涂层粗糙度太大导致结合力低、耐磨性和耐蚀性较低的问题，提供一种高平整性、高耐磨性、高耐蚀性镁合金表面涂层的制备方法。

本发明的发明构思：为了解决镁合金的低耐蚀性和耐磨性等缺陷，发明人首次把离子注入和沉积技术相结合，提出一种离子注入混合技术。在此基础上在镁合金表面采用双离子注入技术和表面原位沉积DLC相结合，发挥两种新技术的优势，制备N/Cr/DLC复合改性层来改善镁合金作为结构材料应用中的关键性瓶颈—低腐蚀性和耐磨性问题。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

将镁合金基体打磨抛光后，放在真空离子镀膜机，对镁合金样品施加脉冲偏压调到600-1000KV，依次注入Cr和高纯度N，注入总时间为1-1.5h，将镀膜后的镁合金样品冷却后取出，得到注N/Cr处理的镁合金，随后将注N/Cr处理的镁合金放入化学沉积炉用20-30KV的电压、15mA的电流、300℃的温度沉积DLC薄膜30分钟后得到N/Cr/DLC复合改性层的镁合金。

进一步的，所述注入Cr和高纯度N的注入剂量为650sccm。

进一步的，当Cr和高纯度N注入完成后，镁合金样品于真空离子镀膜机中冷却1小时至真空离子镀膜机内温度降至130℃。

优选的，镁合金样品施加脉冲偏压800KV。

优选的，将注N/Cr处理的镁合金放入化学沉积炉用30KV的电压。

进一步的，所述镁合金打磨抛光的方法为：将镁合金条用线切割机切割成直径2cm厚为2mm的圆片用Cw2000的砂纸打磨后，用转速200r/min的抛光机和抛光膏将试样抛光，空气中吹干并且装入试样袋中保持干燥，无污染。

本发明方法制备出的镁合金表面不同现有的其他方法制备的镁合金表面，而且与之相比具有以下优点：