如果襯底也由鋁制成，則鋁襯底具有很強(qiáng)的在其表面上形成一個(gè)自然的氧化物層的親和力，從而使之難以在其上電鍍。
[0023]為了改善在襯底上的鋁層的粘附，在此所述的方法涉及在鋁沉積過程之前預(yù)處理該襯底。這些預(yù)處理避免了使用一個(gè)沖擊性層，并且因此不包括使用沖擊性層的一些缺點(diǎn)。這些預(yù)處理涉及在襯底上產(chǎn)生一個(gè)三維促粘附表面。當(dāng)在該促粘附表面上沉積一個(gè)鋁層時(shí)，多個(gè)鋁部分可能變得沉積在該三維促粘附表面的間隙或空腔內(nèi)。鋁層的這些部分可以將該鋁層錨定在該襯底表面上并提供該鋁層與該襯底的更好粘附。促粘附層可基本上不含非鋁金屬試劑，例如含有銅和/或鎳的試劑，并且因此與隨后的陽極氧化處理是化學(xué)上相容的。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生促粘附表面涉及在襯底表面上形成一個(gè)氧化鋁粘附層，參照圖1A-1C和2A-2B在下面對其進(jìn)行描述。在其他實(shí)施例中，產(chǎn)生該促粘附表面涉及在襯底表面上形成一個(gè)浸鋅層，參照圖3A-3C在下面對其進(jìn)行描述。在其他實(shí)施例中，產(chǎn)生該促粘附表面涉及使襯底表明粗化，參照圖4A-4C在下面對其進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解的是這些實(shí)施例作為適當(dāng)?shù)膶?shí)例呈現(xiàn)并且不意在限制提供促粘附表面的可能方法的類型和范圍。
[0024]在襯底上形成促粘附表面的一種方式是通過在襯底上形成具有促粘附特性的一個(gè)薄氧化鋁層。圖1A-1C示出了根據(jù)一些實(shí)施例經(jīng)歷鋁沉積過程的零件100的截面圖，該鋁沉積過程涉及形成一個(gè)氧化鋁粘附層。在圖1A中，一個(gè)薄的鋁襯底部分102被轉(zhuǎn)化成氧化鋁粘附層104。在形成氧化鋁粘附層104之前，鋁襯底102的頂表面可以用任何合適的修整技術(shù)進(jìn)行處理。例如，鋁襯底102可以被拋光以具有鏡面光澤。在其他實(shí)施例中，鋁襯底102被紋理化，以具有紋理的或粗化的表面。因?yàn)樾纬裳趸X粘附層104是一個(gè)轉(zhuǎn)化過程，由此鋁襯底102的一部分被消耗，氧化鋁粘附層104集成到并很好粘附到鋁襯底120上。氧化鋁粘附層104應(yīng)足夠厚，以產(chǎn)生良好的錨定表面并且足夠薄以使襯底102的表面對于隨后電鍍過程保持導(dǎo)電。在一些實(shí)施例中，氧化鋁粘附層104具有小于約5微米的厚度。在一些實(shí)施例中，氧化鋁粘附層104具有約3微米或更小的厚度。
[0025]可以使用陽極氧化處理來形成氧化鋁粘附層104，該陽極氧化處理包括使用酸性電解液。在一些實(shí)施例中，該電解液包括磷酸、草酸或磷酸和草酸的組合。磷酸和/或草酸可以促進(jìn)形成具有與標(biāo)準(zhǔn)的陽極孔的平均直徑相比更大平均直徑的孔105。此外，氧化鋁粘附層104總體上具有比標(biāo)準(zhǔn)陽極氧化的氧化鋁層更低的孔密度。據(jù)認(rèn)為磷酸和/或草酸趨于在孔105生長時(shí)溶解孔105的孔壁的多個(gè)部分，從而產(chǎn)生較大直徑的孔105和較低的孔密度。即，在磷酸和/或草酸條件中的陽極氧化允許孔壁的同時(shí)生長和溶解。在一些實(shí)施例中，孔105具有約10nm或更大的直徑。在一些實(shí)施例中，該酸性電解液包括鉻酸和/或硫酸。在一些實(shí)施例中，該酸性電解液包括磷酸、草酸、鉻酸、和硫酸中兩種或更多種的混合物。在一些實(shí)施例中，在后續(xù)鍍鋁過程之前，使氧化鋁粘附層104暴露于一種惰性氣氛，以便活化氧化鋁層104并且促進(jìn)與電鍍的鋁的更好粘附。該惰性氣氛可包括將零件100暴露到非氧化性氣氛(如氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境)中。
[0026]在圖1B，將鋁層106沉積在氧化鋁粘附層104上。鋁層106可使用任何合適的方法(包括電鍍法，如電鍍工藝)沉積。在一些實(shí)施例中，在形成氧化鋁粘附層104后非?？斓貙X層106沉積在氧化鋁粘附層104上以避免氧化鋁粘附層104暴露于水氣或空氣。在一些實(shí)施例中，將氧化鋁粘附層104放置在無水分的氣氛(如氮或氬氣環(huán)境)中。如所示的，孔105是足夠大的，使得鋁層106的錨定部分107可以在孔105內(nèi)形成?？妆?05是基本上垂直于襯底102的頂表面使得當(dāng)剪切力109施加到鋁層106上時(shí)，錨定部分107可以與孔壁105嚙合并且將鋁層106固定到氧化鋁粘附層104上。鋁層106對氧化鋁粘附層104的粘附強(qiáng)度可以通過標(biāo)準(zhǔn)拉力測試來測量。在一些實(shí)施例中，如由拉力測試測得的鋁層106對氧化鋁粘附層104的粘附范圍是從約70MPa和約85MPa。
[0027]在圖1C中，鋁層106的一部分被任選地轉(zhuǎn)化為氧化鋁層108。如圖所示的，氧化鋁層108具有孔112，這些孔與氧化鋁粘附層104的孔105相比總體上直徑更小?？墒褂萌魏魏线m的方法，包括常規(guī)的陽極氧化處理形成氧化鋁層108。注意，零件100不包括沖擊性層，從而消除了由陽極氧化沖擊性層中的干擾物質(zhì)造成的缺陷的發(fā)生。即，在陽極氧化處理過程中不存在到達(dá)引起缺陷的材料的機(jī)會(huì)。因此，鋁層106可以比相應(yīng)的使用沖擊性層的鋁層更薄，從而降低了氧化鋁粘附層104、鋁層106、和氧化鋁層108的疊層厚度。在一些實(shí)施例中，基本上所有的鋁層106被轉(zhuǎn)化為一個(gè)氧化鋁層。在一些實(shí)施例中，基本上所有的鋁層106以及一部分鋁襯底102被轉(zhuǎn)化為氧化鋁層。這些實(shí)施例是可以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)椴淮嬖诮槿氲臎_擊性層。也就是說，氧化鋁粘附層104是與陽極氧化處理相容的。
[0028]圖2A和2B示出了一個(gè)實(shí)際的鋁零件200的截面SEM(掃描電子顯微鏡)圖像，示出了以上參照圖1A-1C所述的特征。圖2B是示出了圖2A的SEM圖像的一部分的近視圖的插圖。零件200包括鋁襯底202、氧化鋁粘附層204、鋁層206和氧化鋁層208。用含磷酸的陽極氧化溶液形成氧化鋁粘附層204。如插圖2B中清楚地示出的，鋁層206的多個(gè)部分沉積在氧化鋁粘附層204的孔內(nèi)，從而將鋁層206與氧化鋁粘附層204機(jī)械互鎖在一起。氧化鋁粘附層204的孔基本上垂直于襯底202的頂表面，使得當(dāng)剪切力施加到鋁層206上時(shí)，鋁層206的沉積的部分可與這些孔的孔壁嚙合并且將鋁層206固定到氧化鋁粘附層204上。
[0029]在襯底上形成促粘附表面的另一種方式是通過在襯底上形成一個(gè)浸鋅層。圖3A-3C示出了根據(jù)一些實(shí)施例經(jīng)歷鋁沉積過程的零件300的截面圖，該鋁沉積過程涉及形成一個(gè)浸鋅層。在圖3A中，浸鋅層304被沉積到鋁襯底302上。浸鋅層304總體上是一個(gè)薄導(dǎo)電晶體層，其可通過將鋁襯底302暴露于鋅酸鹽溶液來形成。該鋅酸鹽溶液包含四羥鋅酸根(tetrahydroxozincating)離子(Zn (OH) 42 )，其可以去除在招襯底302上形成的自然氧化物層。一旦形成，該浸鋅層304可以防止再氧化該鋁襯底302。在一些實(shí)施例中，使用一種氰化物多金屬基鋅酸鹽溶液。浸鋅層304 —般是與隨后的陽極氧化處理化學(xué)地可計(jì)算的。在一些實(shí)施例中，浸鋅層304是非常薄的，在一些情況下小于約0.5微米厚。在一些實(shí)施例中，在后續(xù)鍍鋁過程之前將浸鋅層304暴露于一種惰性氣氛，以促進(jìn)與電鍍鋁更好的粘附。
[0030]在圖3B中，將鋁層306沉積在浸鋅層304上。如由插圖所示，浸鋅層304具有三維晶體結(jié)構(gòu)，其包括由壁305包圍的空腔。當(dāng)鋁層306沉積到浸鋅層304上時(shí)，錨定部分307變得沉積到浸鋅層304的空腔內(nèi)。壁305可以基本上垂直于襯底302的頂表面，使得當(dāng)剪切力309施加到鋁層306上時(shí)，錨定部分307可以與壁305嚙合并且將鋁層306固定到襯底302上。在一些實(shí)施例中，如由拉力測試測得的鋁層306對浸鋅層304的粘附范圍是從約 30MPa 和約 65MPa。
[0031]在圖3C中，鋁層306的一部分被任選地轉(zhuǎn)化為氧化鋁層308，其具有形成于其中的陽極孔312?？墒褂萌魏魏线m的方法，包括常規(guī)的陽極氧化處理形成氧化鋁層308。浸鋅層304允許消除零件300內(nèi)的沖擊性層，從而消除由陽極氧化沖擊性層中的干擾物質(zhì)造成的缺陷的發(fā)生。因此，在一些實(shí)施例中，基本上所有的鋁層306被轉(zhuǎn)化為一個(gè)氧化鋁層。在一些實(shí)施例中，基本上所有的鋁層306以及一部分鋁襯底302被轉(zhuǎn)化為氧化鋁層。
[0032]在襯底上形成促粘附表面的另一種方式是通