一种在Au合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法

技术领域

本发明属于含Au合金防腐领域，具体涉及一种在Au合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

金合金是金作为主要成分与其他元素组成的贵金属材料，其他元素的加入可以改善纯金的性能，如提高金的强度和耐磨性，改善金的电学性能等。金合金作为导体材料被广泛用于电子设备、半导体器材和微型电路中。

Au是一种惰性金属，在常规条件下难以被腐蚀。然而，Au在与活泼金属元素形成合金后，合金的耐蚀性主要取决其活泼元素的性质。以Al

此外，现有的合金的防腐工艺常采用退火工艺，但是发明人经过试验发现，如果采用常规的退火工艺对金合金进行热处理，使得金合金表面形成微米级厚度的防腐氧化层，该氧化层虽然可以在一定程度上提高金合金的耐腐蚀性，但是由于具有较大的厚度，会明显降低金合金的电导率，进而难以发挥金合金优异的导电性能优势。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种在Au合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种在Au合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为20-500Pa，并通入惰性气体作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为500-600℃，退火时间为3-10h；

所述金合金中，除金以外的其他元素可以形成致密氧化层，且可以与Au形成单相的金属间化合物。

由于在退火过程中营造了低氧分压的气氛环境，使得Al

在氧化过程中，金合金原有晶格结构被破坏，并发生金与其他元素的纳米级相分离，在低氧分压环境下，合金的氧化速度慢，使得金与其他元素的相分离程度大大降低，Au原子以纳米级团簇的形式留在金合金其他元素氧化形成的致密氧化层内，其间距也是纳米级，大大增加了氧化铝层等的致密性，有效阻碍了外部环境中腐蚀元素的侵入，大大增加了其他元素的氧化层的致密性，有效阻碍了外部环境中腐蚀物质的侵入，进而有效提高了金合金的耐腐蚀性。

此外，由于采用本发明的方法制备的耐腐蚀性氧化膜的厚度为纳米级，厚度较小，比传统的退火工艺制备的氧化层的厚度降低2-3个数量级，可以有效降低氧化层过厚带来的电导率下降明显等问题，更有利于金合金作为导电材料的应用。

在一些实施例中，所述金合金中，除金以外的其他元素为Al或Ti。

优选的，所述金合金中，金的含量大于30％，％为质量百分数。

在一些实施例中，所述惰性气体为氮气或氩气。

优选的，通入惰性气体作为保护气体，使封闭容器中的压强等于或低于大气压强。

在一些实施例中，所述封闭容器为石英管。

在一些实施例中，退火温度为550-600℃，退火时间为3-8h。

在一些实施例中，当所述金合金为Al

在一些实施例中，退火时的氧分压低于200Pa；

优选的，退火时的氧分压低于150Pa；

优选的，退火时的氧分压低于100Pa；

优选的，退火时的氧分压低于40Pa。

优选的，退火时的氧分压为20-30Pa。

第二方面，本发明提供一种耐蚀Au合金，由所述热处理方法制备而成

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

在提高含Au合金耐腐蚀性的问题上，现有许多解决方案，比如提高Au含量，或加入其它耐蚀元素如Ni、Cr等，都可以提高合金的耐蚀性。本发明的优势是在不改变含Au合金本身的成分配比的情况下，仅通过对退火条件的控制达到提高耐蚀性的目的，在储能装备等较多使用贵金属的领域有较强的适用性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为未经特殊退火处理的Al

图2为经本发明实施例1退火处理的Al

图3为经本发明实施例1退火处理的Al

图4为本发明实施例1中，退火处理后的Al

图5为本发明实施例2中，退火处理后的Al

图6为本发明实施例2中，退火处理后的Al

图7为本发明对比例1中，800℃退火处理后的Al

图8为本发明对比例1中，800℃退火处理后的Al

图9为本发明对比例2中，400℃退火处理后的Al

图10为本发明对比例2中，400℃退火处理后的Al

图11为本发明对比例3中，700℃退火处理后的Al

图12为本发明对比例3中，700℃退火处理后的Al

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的Al

耐蚀性能检测：

使用1M HCl溶液对退火处理前后的Al

可以发现，未经特殊退火处理的Al

而经过特殊退火处理的Al

Al

在氧化过程中，Al

与其他退火处理加强合金耐腐蚀性的技术路线相比，本发明制备的氧化层的厚度降低了2-3个数量级，有效减少了氧化层过厚带来的电导率损失。

实施例2

一种在Al

将Al

将盛装有Al

图5为实施例2中退火处理后的Al

使用1M HCl溶液对退火处理前后的Al

对比例1

对Al

将Al

将盛装有Al

图7为对比例1中，800℃退火处理后的Al

使用1M HCl溶液对退火处理前后的Al

对比例2

对Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为400℃，退火时间为5h，得到处理后的Al

图9为对比例2中，400℃退火处理后的Al

图10为对比例2中，400℃退火处理后的Al

对比例3

对Al

将金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为35Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为700℃，退火时间为5h，得到处理后的Al

图11为对比例3中，700℃退火处理后的Al

图12为本发明对比例3中，700℃退火处理后的Al

实施例3

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为500℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的Al

实施例4

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为500℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的Al

实施例5

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为3h，得到耐蚀性增强的Al

实施例6

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为510℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的Al

实施例7

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为600℃，退火时间为10h，得到耐蚀性增强的Al

实施例8

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的Al

实施例9

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的Al

实施例10

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的Al

实施例11

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为590℃，退火时间为8h，得到耐蚀性增强的Al

实施例12

一种在Al

将Al

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为500℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的Al

实施例13

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为20Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为510℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例14

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为50％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为30Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为510℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例15

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为50％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为40Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例16

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为55％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为60Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为3h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例17

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为100Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为530℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例18

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为45％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为150Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例19

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为35％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为200Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为510℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例20

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为250Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为580℃，退火时间为8h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例21

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为45％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为300Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例22

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为50％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为350Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例23

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为400Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为510℃，退火时间为3h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例24

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为55％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为450Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例25

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为60％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为450Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为530℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例26

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为60％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为500Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例27

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为35％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为30Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为8h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例27

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为40Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为8h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例28

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为45％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为100Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例29

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为50％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为30Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例30

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为55％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为25Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例31

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为60％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为35Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为550℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例32

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为55％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为200Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为560℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例33

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为65％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为300Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为570℃，退火时间为4h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例34

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为65％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为350Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为555℃，退火时间为5h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例35

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为60％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为400Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为580℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例36

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为55％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为500Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为590℃，退火时间为7h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例37

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为65％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为455Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为600℃，退火时间为3h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例38

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为50％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为23Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为595℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例39

一种在金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为40％的金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为35Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为575℃，退火时间为6h，得到耐蚀性增强的金合金。

实施例40

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为45％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为27Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为535℃，退火时间为5.5h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例41

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为48％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为38Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为575℃，退火时间为4.5h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

实施例42

一种在钛金合金表面生成超薄耐蚀氧化层的热处理方法，包括如下步骤：

将金的质量百分数为53％的钛金合金装入封闭容器中，采用惰性气体对封闭容器内部反复洗气，使封闭容器内的氧分压为42Pa，并通入氮气作为保护气体；

将盛装有钛金合金的封闭容器进行退火处理，退火的温度为580℃，退火时间为6.5h，得到耐蚀性增强的钛金合金。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。