[发明专利]镁合金表面类金刚石碳膜的制备方法

说明书

一种镁合金表面类金刚石碳膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①对镁合金基材表面进行清洗和喷砂粗化处理，得到处理好的基材；②采用冷喷涂在基材表面喷涂一种金属或金属陶瓷涂层，在镁合金基材表面得到冷喷涂中间层；③将冷喷涂中间层进行抛光处理以达到设定的粗糙度；④将抛光处理后的带有冷喷涂中间层的镁合金基材置于磁控溅射沉积设备中，设定镀膜工艺参数后，在冷喷涂中间层表面制备类金刚石碳膜。与现有技术相比，本发明冷喷涂金属或金属陶瓷涂层作为中间层，对镁合金基材的热影响小，基材不会发生氧化、变形，涂层结合致密、具有较高的结合强度，且其工艺简单、环保、涂层结构可控。

技术领域

本发明涉及一种合金表面处理方法，尤其涉及一种镁合金表面的处理方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度高、阻尼性能及生物相容性好等优异特性，在交通、航天、信息、及医用等领域具有广阔的应用前景。然而，目前镁合金材料研究领域中仍存在两个关键问题：一是镁合金的电极电位低，耐腐蚀性差，在潮湿空气、含硫气氛和海洋以及人体环境中均会发生严重的腐蚀；二是镁合金质地软，硬度较低，作为结构材料易因磨损失效而导致构件报废。通过在镁合金基体上制备耐磨、耐蚀表面改性涂层材料，被认为是目前有效改善其耐磨损性和耐腐蚀性的一种有效途径。

类金刚石碳(Diamond-like Carbon，DLC)薄膜是一种非晶碳膜材料的统称，主要由金刚石相的C-sp3杂化键和石墨相C-sp2键混合而成，具有高硬度、高热导率、低摩擦系数，极好的耐蚀性、光学透过性、及生物相容性，是机械、电子、汽车、航空、医学、光学等领域的理想材料。因此，在“轻量化”要求日益紧迫的今天，开展在镁合金表面制备DLC薄膜的研究工作具有较高的科学价值和工程意义。

相关文献可以参考申请号为200810150859.5的中国发明专利申请公开《在镁合金表面制备类金刚石复合涂层的方法》(申请公布号为CN101665941A)，该申请通过微弧氧化处理和磁控溅射法沉积掺钛DLC薄膜。

又如申请号为N201010177252.3的中国发明专利申请《兼具耐蚀性和耐磨性的镁合金表面气相沉积防护涂层及其制备方法》(申请公布号为CN102251213A)，该申请在镁合金表面气相沉积防护涂层是一种无需过渡层，能直接沉积在镁合金表面的铝掺杂类金刚石涂层。

类似的还可以参考申请号为201110319143.5的中国发明专利申请《镁合金上低温制备高性能硅掺杂类金刚石膜层的方法》(申请公布号为CN102352510A)。

然而，镁合金基体与DLC薄膜存在显著的弹性模量与硬度差异，成为制约DLC薄膜表面改性镁合金应用的关键因素。一方面，在镁合金这一化学活性高、质地软的材料表面制备高硬度DLC薄膜的难度较大。另一方面，薄膜沉积过程中不可避免地积聚高残余应力，不仅导致膜基结合力差，薄膜易剥落失效，同时也极大地限制了厚膜的生长，使其应用受到极大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结合强度高的镁合金表面类金刚石碳膜的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种高耐磨和自润滑性能的镁合金表面类金刚石碳膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种镁合金表面类金刚石碳膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

①对镁合金基材表面进行清洗和喷砂粗化处理，得到处理好的基材；

②采用冷喷涂在基材表面喷涂一种金属或金属陶瓷涂层，在镁合金基材表面得到冷喷涂中间层；

③将冷喷涂中间层进行抛光处理以达到设定的粗糙度；

④将抛光处理后的带有冷喷涂中间层的镁合金基材置于磁控溅射沉积设备中，设定镀膜工艺参数后，在冷喷涂中间层表面制备类金刚石碳膜。