专利名称：镀膜件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种镀膜件及其制备方法。
背景技术：
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)制备保护性涂层已成功地应用于工业。对于一些硬度不高的金属基材，通常在其表面PVD镀过渡金属氮化物和/或碳化物等陶瓷涂层。该类陶瓷涂层具有较高的硬度、良好的化学稳定性，是各类金属基材表面强化硬质薄膜的首选材料。然而它们同时具有高脆性、高残余应力、与金属基材结合力差等缺陷，在施加外力的情况下，所镀的陶瓷涂层容易因为内部的应力缺陷导致失效。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种有效解决上述问题的PVD镀膜件。另外，本发明还提供一种上述镀膜件的制备方法。一种镀膜件，其包括基材及形成于基材表面的合金层，该合金层含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为6(Γ95%，硅的原子百分含量为f 20%，硼的原子百分含量为1 10%，碳的原子百分含量为1 10。/0。一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤
提供基材；
制备一合金祀，该合金IE中含有铁、娃、硼及碳；
采用溅射法，并使用上述步骤制备的合金靶，在基材的表面形成一合金层，该合金层含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为60、5%，硅的原子百分含量为广20%，硼的原子百分含量为广10%，碳的原子百分含量为f 10%。本发明镀膜件的制备方法，采用PVD镀膜技术并使用特殊成份的合金靶，在基材的表面制备获得合金层，所述合金层具有较高的硬度，可有效防止基材被磨损，且所述合金层与基材附着牢固，克服了一般硬质膜层具有高脆性、高残余应力等缺陷，相应地延长了镀膜件的使用寿命。所述制备方法工艺简单、绿色环保且成本低廉。
图I是本发明一较佳实施例镀膜件的剖视 图2是本发明一较佳实施例真空镀膜机的示意图。主要元件符号说明
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如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例方式请参阅图1，本发明一较佳实施方式的镀膜件10包括基材11、及形成于基材11表面的合金层13。
基材11的材质可为不锈钢或铜合金，但不限于该两种材质。该合金层13含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为60、5%，硅的原子百分含量为f 20%，硼的原子百分含量为f 10%，碳的原子百分含量为f 10%。该合金层13的厚度为5(Tl00nm。该合金层13具有较高的硬度。本发明一较佳实施方式的镀膜件10的制备方法包括如下步骤
提供基材11。该基材11的材质可为不锈钢或铜合金，但不限于该两种材质。对该基材11进行预处理，该预处理可包括除油除蜡、去离子水喷淋及烘干等步骤。制备合金靶23，该合金靶23中含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为6(Γ95%，硅的原子百分含量为f 20%，硼的原子百分含量为f 10%，碳的原子百分含量为I 10%。该合金靶23的制备采用电弧熔炼法，使用块状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为60 95%、1 20%、1 10%及1 10% ;将原料放入一水冷铜坩埚中进行熔炼，熔炼温度为200(Γ2500 ，反复熔炼至形成均匀的合金坯。该合金靶23的制备也可采用高频感应熔炼法，使用块状或粉状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为6(T95%、f20%、f 10%及f 10% ；将原料放入一坩埚中进行熔炼，对坩埚进行感应加热，熔炼温度为180(T200(TC，反复熔炼至形成均匀的合金坯。对合金坯进行机械加工使形成相应的靶材形状，即制得合金靶23。米用派射法在基材11的表面形成一合金层13,该合金层13含有铁、娃、硼及碳,其中铁的原子百分含量为6(Γ95%，硅的原子百分含量为f 20%，硼的原子百分含量为f 10%，碳的原子百分含量为广10%。结合参阅图2，提供一真空镀膜机20，该真空镀膜机20包括一镀膜室21及连接于镀膜室21的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室21抽真空。该镀膜室21内设有转架(未图示)、相对设置的二合金靶23。转架带动基材11沿圆形的轨迹25公转，且基材11在沿轨迹25公转时亦自转。形成该合金层13的具体操作方法可为将基材11固定于镀膜室21内的转架上，抽真空使该镀膜室21的本底真空度为8X10_3Pa，加热该镀膜室21使基材11的温度为100^1800C ;向镀膜室21内通入工作气体氩气，氩气的流量为15(T300sCCm，开启并设定合金靶23的功率为l(Tl5kw，设定施加于基材11的偏压为-10(T-150V，沉积所述合金层13。沉积所述合金层13的时间为4(T70min。该合金层13的厚度为5(Tl00nm，其具有较高的硬度。这是由于硅、硼及碳的加入，一方面能导致铁基合金的晶格结构发生崎变，可有效抵抗晶体位错的移动，从而提闻合金层13的强度；另一方面硅、硼及碳元素大部分与铁形成共价键，而共价键的强度较高，从而有效提高了合金层13的硬度。下面通过实施例来对本发明进行具体说明。实施例I
本实施例所使用的真空镀膜机20为中频磁控溅射镀膜机。本实施例所使用的基材11为不锈钢。制备合金靶23:采用电弧熔炼法，使用块状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为70%、15%、10%及5%，将原料混合进行熔炼，熔炼温度为 2500 0C ο沉积合金层13 :基材11的温度为100°C，工作气体氩气的流量为150sCCm，靶材24 的功率为15kW，施加于基材11的偏压为-100V，沉积时间为40min。本实施例中合金层13的厚度为50nm。实施例2
本实施例所使用的真空镀膜机20为中频磁控溅射镀膜机。本实施例所使用的基材11为铜合金。制备合金靶23:采用高频感应熔炼法，使用块状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为90%、5%、4%及1%，将原料混合进行熔炼，熔炼温度为 2000°C。沉积合金层13 :基材11的温度为180°C，工作气体氩气的流量为300sCCm，靶材24的功率为10kw，施加于基材11的偏压为-150V，沉积时间为60min。本实施例中合金层13的厚度为lOOnm。硬度测试结果表明，由本发明实施例I及2所制得的合金层13的铅笔硬度均大于9H。本发明镀膜件10的制备方法，采用PVD镀膜技术并使用特殊成份的合金靶23，在基材11的表面制备获得合金层13，所述合金层13具有较高的硬度，可有效防止基材11被磨损，且该合金层13与基材11附着牢固，克服了一般硬质膜层具有高脆性、高残余应力等的缺陷，相应地延长了镀膜件10的使用寿命。所述制备方法工艺简单、绿色环保，且使用的合金靶，其原料成本及制造成本低廉，可降低镀膜件10的制备成本。
权利要求
1.一种镀膜件，包括基材及形成于基材表面的合金层，其特征在于该合金层含有鉄、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为6(Γ95%，硅的原子百分含量为f 20%，硼的原子百分含量为广10%，碳的原子百分含量为f 10%。
2.如权利要求I所述的镀膜件，其特征在于该基材的材质为不锈钢或铜合金。
3.如权利要求I所述的镀膜件，其特征在于该合金层采用溅射法形成，其厚度为50 IOOnm0
4.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤 提供基材； 制备ー合金祀，该合金IE中含有铁、娃、硼及碳； 采用溅射法，并使用上述步骤制备的合金靶，在基材的表面形成一合金层，该合金层含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为60、5%，硅的原子百分含量为广20%，硼的原子百分含量为广10%，碳的原子百分含量为f 10%。
5.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于该基材的材质为不锈钢或铜I=I O
6.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述制备合金靶的步骤采用如下方式实现采用电弧熔炼法，使用块状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为6(T95%、f 20%、f 10%及f 10% ;将原料放入一水冷铜坩埚中进行熔炼，熔炼温度为2000 2500で。
7.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述制备合金靶的步骤采用如下方式实现采用高频感应熔炼法，使用块状或粉状的铁、硅、硼及碳为原料，其中原料中铁、硅、硼及碳的原子百分含量分别为60 95%、1 20%、1 10%及1 10% ;将原料放入一坩埚中进行熔炼，熔炼温度为1800 2000で。
8.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于溅射形成所述合金层的步骤的エ艺參数为基材的温度为10(Tl80°C，以氩气为工作气体，氩气的流量为15(T300sCCm，合金靶的功率为l(Tl5kw，施加于基材的偏压为-10(T-150V，沉积时间为4(T70min。
9.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于该合金层的厚度为5(Tl00nm。
全文摘要
本发明提供一种镀膜件，其包括基材及形成于基材表面的合金层，该合金层含有铁、硅、硼及碳，其中铁的原子百分含量为60~95%，硅的原子百分含量为1~20%，硼的原子百分含量为1~10%，碳的原子百分含量为1~10%。本发明还提供一种上述镀膜件的制备方法。本发明镀膜件的制备方法，采用PVD镀膜技术并使用特殊成份的合金靶，在基材的表面制备获得合金层，所述合金层具有较高的硬度且与基材附着牢固，可有效防止基材被磨损，相应地延长了镀膜件的使用寿命。所述制备方法工艺简单、绿色环保且成本低廉。
文档编号C23C14/16GK102758175SQ20111010678
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者张新倍, 戴龙文, 林顺茂, 蒋焕梧, 陈文荣, 陈正士 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司