CN102413649A - 壳体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种壳体，该壳体包括基体及形成于基体表面的纳米复合层，该纳米复合层包括若干MON层和若干铈层，所述若干MON层和若干铈层交替排布，所述纳米复合层最外层为MON层；所述MON层中M选自为铝、钛、硅、铬及锆中的任一种。该壳体具有良好耐腐蚀性。本发明还提供一种上述壳体的制造方法。

Description

壳体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种壳体及其制造方法。
背景技术
铝、镁及其合金被广泛应用于航空、航天、汽车及微电子等工业领域。但铝、镁及其合金最明显的缺点是耐腐蚀差，暴露于自然环境中会引起表面快速腐蚀。
提高铝、镁及其合金耐腐蚀性的方法通常是在其表面形成保护性的涂层。传统的阳极氧化、电沉积、化学转化膜技术及电镀等铝及铝合金的表面处理方法存在生产工艺复杂、效率低、环境污染严重等缺点。而真空镀膜(PVD)技术虽是一种非常环保的镀膜工艺，且可镀制的膜层种类丰富、耐磨性能优异，但PVD工艺沉积的膜层大多以柱状晶形态生长，由于柱状晶之间存在众多的间隙，导致膜层致密性不够而对铝、镁及其合金的耐腐蚀性能的提高有限。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有良好耐腐蚀性的壳体。
另外，还有必要提供一种制造所述壳体的方法。
一种壳体，该壳体包括基体及形成于基体表面的纳米复合层，该纳米复合层包括若干MON层和若干铈层，所述若干MON层和若干铈层交替排布，所述纳米复合层最外层为MON层；所述MON层中M选自为铝、钛、硅、铬及锆中的任一种。
一种壳体的制造方法，包括以下步骤：
提供基体；
于基体上磁控溅射纳米复合层，该纳米复合层包括若干MON层和若干铈层，所述若干MON层和若干铈层交替排布，所述纳米复合层最外层为MON层，所述MON层中M选自为铝、钛、硅、铬及锆中的任一种。
所述MON层在其形成过程中可形成M-O及M-N两相化合物，该两相化合物同时形成可相互抑制各相晶粒的生长，从而可降低各相晶粒的尺寸，增强所述MON层的致密性而达到提高所述壳体的耐腐蚀性的目的。
由于在所述铈层与相邻的MON层的界面处可形成结构致密的氧化铈膜，该氧化铈膜可阻碍腐蚀性液体、气体向纳米复合层的膜层内部的扩散，可进一步提高所述壳体的耐腐蚀性。
此外，所述若干MON层与若干铈层交替沉积，还可抑制纳米复合层中柱状晶的形成及穿透性针孔的形成，提高了所述壳体表面的致密性，更进一步地提高了壳体的耐腐蚀性。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的壳体的剖视图。
主要元件符号说明
壳体          10
基体          11
纳米复合层    13
MON层         131
铈层          133
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施例的壳体10包括基体11及形成于基体11表面的一纳米复合层13。该基体11的材质可以为铝、铝合金、镁或镁合金等。该壳体10可以为3C电子产品外壳、建筑装饰件或各种交通工具外壳等。
该纳米复合层13包括若干金属氮氧化物(MON)层131和若干铈(Ce)层133，所述若干MON层131和若干铈层133交替排布。该纳米复合层13的最外层为MON层131。所述纳米复合层13与基体11直接结合的为MON层131，也可为铈层133。所述纳米复合层13的总厚度为1～3μm。
所述若干MON层131和若干铈层133分别通过磁控溅射的方法制成。该若干MON层131和若干铈层133的层数分别为6～30层。
所述MON层131中的M选自为铝(Al)、钛(Ti)、硅(Si)、铬(Cr)及锆(Zr)中的任一种，M优选为Al。所述每一MON层131中的N原子的个数百分含量相同、O原子的个数百分含量也相同；所述每一MON层131中的N原子、O原子的个数百分含量也可以分别随所述MON层131沉积层数的增加呈梯度增加。
本发明一较佳实施例的壳体10的制造方法主要包括如下步骤：
提供基体11，所述基体11的材质可以为铝、铝合金、镁及镁合金中的任一种。将基体11放入盛装有无水乙醇及/或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去基体11表面的杂质和油污。清洗完毕后烘干备用。
对经上述处理后的基体11的表面进行氩气等离子体清洗，以进一步去除基体11表面的油污，以及改善基体11表面与后续涂层的结合力。该等离子体清洗的具体操作及工艺参数为：将基体11固定于中频磁控溅射镀膜机(图未示)的镀膜室的转架上，抽真空至真空度为8.0×10-3Pa，以100～500sccm(标准状态毫升/分钟)的流量向镀膜室内通入纯度为99.999％的氩气，并施加-500～-800V的偏压于基体11，对基体11表面进行等离子体清洗，清洗时间为3～10min。
在对基体11进行等离子体清洗后，在所述镀膜机中采用磁控溅射镀膜法于基体11表面沉积所述纳米复合层13。所述纳米复合层13由若干MON层131和若干铈层133交替沉积形成。形成所述纳米复合层13的具体操作及工艺参数如下：
(1)以氩气为工作气体，调节氩气流量至100～300sccm，再向镀膜室中通入流量为10～20sccm的纯度为99.999％的反应气体氮气及流量为10～20sccm的纯度为99.99％的反应气体氧气；选择Ti、Al、Si、Cr及Zr中的任一种为靶材，设置该靶材的电源功率为2～8kw，对基体11施加-50～-300V的偏压，加热镀膜室至50～300℃(即溅射温度为50～300℃)，沉积MON层131。沉积该MON层131的时间为5～15min。
(2)关闭上述靶材的电源，然后开启安装于所述镀膜室内的一铈靶的电源，设置该铈靶的电源功率为2～8kw，对基体11施加-50～-300V的偏压，于所述MON层131上沉积一铈层133。沉积该铈层133的时间为5～15min。
(3)重复上述步骤(1)及(2)，以交替沉积MON层131及铈层133。且在沉积后续的每一MON层131时，将氮气和氧气的流量较沉积前一MON层131时氮气和氧气的流量分别增大5～15sccm，而使该每一递进的MON层131中N原子、O原子的个数百分含量分别呈梯度增加。沉积该纳米复合层13的时间为30～120min。
可以理解的，在沉积所述纳米复合层13的过程中，也可交换所述MON层131及铈层133的沉积顺序。
关闭负偏压及靶材的电源，停止通入氩气、氮气及氧气，待所述纳米复合层13冷却后，向镀膜内通入空气，打开镀膜室门，取出镀覆有纳米复合层13的基体11。
可以理解的，在沉积所述若干MON层131时，也可不改变氮气和氧气的流量，而使所述每一MON层131中N原子的个数百分含量相同、O原子的个数百分含量也相同。此时在溅射每一MON层131时，可使氮气和氧气的流量分别为40～80sccm。
所述MON层131在其形成过程中可形成M-O及M-N两相化合物，该两相化合物同时形成可相互抑制各相晶粒的生长，从而可降低各相晶粒的尺寸，增强所述MON层131的致密性而达到提高所述壳体10的耐腐蚀性的目的。
由于在所述铈层133与相邻的MON层131的界面处可形成结构致密的氧化铈膜，该氧化铈膜可阻碍腐蚀性液体、气体向纳米复合层13的膜层内部的扩散，可进一步提高所述壳体10的耐腐蚀性。
此外，所述若干MON层131与若干铈层133交替沉积，还可抑制纳米复合层13中柱状晶的形成及穿透性针孔的形成，提高了所述壳体10表面的致密性，更进一步地提高了壳体10的耐腐蚀性。

Claims (13)

1.一种壳体，该壳体包括基体及形成于基体表面的纳米复合层，其特征在于：该纳米复合层包括若干MON层和若干铈层，所述若干MON层和若干铈层交替排布，所述纳米复合层最外层为MON层；所述MON层中M选自为铝、钛、硅、铬及锆中的任一种。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：该纳米复合层以磁控溅射镀膜法形成。
3.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：该纳米复合层的总厚度为1～3μm。
4.如权利要求1或2所述的壳体，其特征在于：所述每一MON层中N原子的个数百分含量相同、O原子的个数百分含量相同。
5.如权利要求1或2所述的壳体，其特征在于：所述每一MON层中的N原子、O原子的个数百分含量分别随所述MON层沉积层数的增加呈梯度增加。
6.如权利要求1或2所述的壳体，其特征在于：该若干MON层及若干铈层的层数分别为6～30层。
7.一种壳体的制造方法，包括以下步骤：
提供基体；
于基体上磁控溅射纳米复合层，该纳米复合层包括若干MON层和若干铈层，所述若干MON层和若干铈层交替排布，所述纳米复合层最外层为MON层，所述MON层中M选自为铝、钛、硅、铬及锆中的任一种。
8.如权利要求7所述的壳体的制造方法，其特征在于：磁控溅射该纳米复合层的包括如下步骤：
选择Ti、Al、Si、Cr及Zr中的任一种为靶材，以氮气和氧气为反应气体，于该基体上磁控溅射MON层；
以铈靶为靶材，于该MON层上磁控溅射铈层；
重复所述磁控溅射MON层及铈层的步骤，于所述基体上交替磁控溅射若干MON层和若干铈层。
9.如权利要求8所述的壳体的制造方法，其特征在于：磁控溅射所述MON层的工艺参数为：氮气流量为10～20sccm，氧气的流量为10～20sccm，以氩气为工作气体，其流量为100～300sccm，所述靶材的电源功率为2～8kw，于基体上施加-50～-300V的偏压，溅射温度为50～300℃，溅射时间为5～15min。
10.如权利要求9所述的壳体的制造方法，其特征在于：所述重复溅射MON层时，将氮气和氧气的流量较沉积前一MON层时分别增大5～15sccm。
11.如权利要求8所述的壳体的制造方法，其特征在于：磁控溅射所述铈层的工艺参数为：铈靶的电源功率为2～8kw，于基体上施加-50～-300V的偏压，溅射时间为5～15min。
12.如权利要求8所述的壳体的制造方法，其特征在于：磁控溅射所述每一MON层时，保持氮气和氧气的流量为40～80sccm。
13.如权利要求8所述的壳体的制造方法，其特征在于：所述交替磁控溅射若干MON层和若干铈层的顺序相互换。
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