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：
过渡金属氮化物、碳化物和碳氮化物具有高硬度、高抗磨损性能和良好的化学稳定性等优异性能。因此，通常将过渡金属氮化物、碳化物和碳氮化物以薄膜的形式镀覆在刀具或模具表面，以此来提高刀具和模具的使用寿命。但是此类镀膜件的制备过程中，由于硬质膜层与基体间的热膨胀系数相差较大， 且不同组分的膜层的成份和结构有明显的变化，膜层间存在不可避免的热应力，晶格匹配带来的内应力，这些应力在薄膜制备完成后往往不能消除，因而膜层与基体结合力较差，薄膜在使用过程中容易发生剥离，从而影响了此类镀膜件的使用寿命及其应用范围。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的镀膜件。另外，还有必要提供一种制备上述镀膜件的方法。一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层，该过渡层为镍-铬合金层，该硬质层中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。—种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤提供一基材；在该基材表面形成过渡层，该过渡层为镍-铬合金层；在该过渡层的表面形成硬质层，该硬质层中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。本发明镀膜件在不锈钢基材的表面沉积镍-铬合金层作为过渡层，再在过渡层的表面沉积含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍的硬质层，膜系逐层过渡较好，膜层内部没有明显的应力产生，这样在施加外力的情况下，所镀的膜层不会因为内部的应力缺陷导致失效，有效地提高了镀膜件的使用寿命，且使镀膜件具有较高的硬度。
图1为本发明一较佳实施例镀膜件的剖视图；图2为本发明一较佳实施例真空镀膜机的示意图。主要元件符号说明镀膜件10基材11过渡层13硬质层15真空镀膜机 20镀膜室21
镍-铬合金靶 23 石墨靶 24 轨迹 25 真空泵 30
具体实施例方式请参阅图1，本发明一较佳实施方式镀膜件10包括基材11、形成于基材11表面的过渡层13及形成于过渡层13表面的硬质层15。该基材11的材质为含有镍的不锈钢。该过渡层13可以磁控溅射的方式形成。该过渡层13为镍-铬合金层。该过渡层 13的厚度可为0. 5 0. 8 μ m。该硬质层15可以磁控溅射的方式形成。该硬质层15中含有碳氮化铬(CrCN)、氮化碳(CN)及金属镍。该硬质层15的厚度可为1. 0 1. 8 μ m。本发明一较佳实施方式的镀膜件10的制备方法，其包括以下步骤(a)提供一基材11，该基材11的材质为含有镍的不锈钢。(b)将基材11放入无水乙醇中进行超声波清洗，以去除基材11表面的污渍，清洗时间可为5 IOmin。(c)对经上述处理后的基材11的表面进行氩气等离子体清洗，以进一步去除基材 11表面的油污，以及改善基材11表面与后续镀层的结合力。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)、二镍-铬合金靶23和一石墨靶24。转架带动基材11沿圆形的轨迹25运行，且基材11在沿轨迹25运行时亦自转。该等离子体清洗的具体操作及工艺参数可为将基材11固定于镀膜室21的转架上，设置转架的转速为3转/分钟，将该镀膜室21抽真空至本底真空度为3. 0 X IO-5Pa,然后向镀膜室21内通入流量为500sCCm(标准状态毫升/分钟)的氩气(纯度为99. 999%), 并施加-200 -500V的偏压于基材11，对基材11表面进行氩气等离子体清洗，清洗时间为 3 IOmin0(d)采用磁控溅射法在经氩气等离子体清洗后的基材11上溅镀一过渡层13，该过渡层13为镍-铬合金层。溅镀该过渡层13在所述真空镀膜机20的镀膜室21中进行，所述镍-铬合金靶23中镍的质量百分含量为20 50%。溅镀时开启二镍-铬合金靶23，并设定镍-铬合金靶23的功率为10 12kw，以氩气为工作气体，氩气流量可为400 500sCCm， 对基材11施加-100 -300V的偏压，并加热所述镀膜室21至100 200°C，镀膜时间可为 20 40min。该过渡层13的厚度可为0. 5 0. 8 μ m。(e)继续采用磁控溅射法在所述过渡层13的表面溅镀一硬质层15。该硬质层15 中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。溅镀该硬质层15，使用镍-铬合金靶23和石墨靶M。 溉镀时同时开启二镍-铬合金靶23和石墨靶M，并设定镍-铬合金靶23和石墨靶M的功率分别为10 12kw和9 llkw，以乙炔和氨气为反应气体，乙炔流量可为180 300sccm， 氨气的流量可为38 76SCCm，以氩气为工作气体，氩气流量可为300 450sCCm，对基材11施加-100 -300V的偏压，基材11的温度为100 200，镀膜时间可为80 140min。该硬质层15的厚度可为1. 0 1. 8 μ m。由于镍难以与碳氮形成碳氮化镍相，因此硬质层15 中镍主要以金属镍的形式存在。下面通过实施例来对本发明进行具体说明。实施例1提供一基材11，该基材11为304不锈钢。本实施例所使用的真空镀膜机20为中频磁控溅射镀膜机，为深圳南方创新真空技术有限公司生产，型号为SM-1100H。等离子体清洗氩气流量为500sCCm，基材11的偏压为-300V，等离子体清洗时间为 8min ； 溅镀过渡层13 使用的镍-铬合金靶23中镍的质量百分含量为45 %，设定镍-铬合金靶23的功率为10kw，氩气流量为380SCCm，基材11的偏压为-180V，溅镀温度为150， 镀膜时间为35min，过渡层13的厚度为650nm ；溅镀硬质层15 氩气流量为350SCCm，乙炔流量为MOsccm，氨气的流量为45Sccm， 设定镍-铬合金靶23和石墨靶M的功率分别为Ilkw和9kw，其他工艺参数与沉积所述过渡层13的工艺参数相同，镀膜时间为85min，硬质层15的厚度为1350nm。实施例2实施例2与实施例1类似，等离子清洗体和溅镀过渡层13的步骤相同，区别在于溅镀硬质层15的工艺参数不同。溅镀硬质层15 氩气流量为300sccm，乙炔流量为1卯sccm，氨气的流量为40sccm， 设定镍-铬合金靶23和石墨靶M的功率分别为IOkw和9. 5kw,基材11的偏压为-150V， 溅镀温度为300°C，镀膜时间为90min，硬质层15的厚度为1020nm。实施例3实施例3与实施例1类似，等离子清洗体和溅镀过渡层13的步骤相同，区别在于溅镀硬质层15的工艺参数不同。溅镀硬质层15 氩气流量为420sccm，乙炔流量为^Osccm，氨气的流量为70sccm， 设定镍-铬合金靶23和石墨靶M的功率分别为11.5kw和llkw，基材11的偏压为-200V， 溅镀温度为200°C，镀膜时间为135min，硬质层15的厚度为1750nm。性能测试将上述制得的镀膜件10进行硬度和耐磨性测试，具体测试方法如下1.硬度测试采用HM-113型维氏硬度计，在载荷为0. OOlkg力的作用下，测试镀膜件10的维氏硬度。结果表明，由本发明实施例1、实施例2及实施例3所制造的镀膜件10的维氏硬度分别为690HV、685HV和720HV。可见，该镀膜件10具有较高的硬度。2.耐磨性测试采用5700型线性耐磨性测试仪，在载荷为Ikg力的作用下，以1英寸的滑行长度、 25循环/分钟的循环速度摩擦镀膜件10的表面。结果表明，由本发明实施例1、实施例2及实施例3所制造的镀膜件10在10个循环后均没有露出基材。可见，该镀膜件10具有较好的耐磨性。
本发明较佳实施方式镀膜件10在不锈钢的基材11的表面沉积镍-铬合金层作为过渡层13，再在过渡层13的表面沉积含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍的硬质层15，膜系逐层过渡较好，膜层内部没有明显的应力产生，这样在施加外力的情况下，所镀的膜层不会因为内部的应力缺陷导致失效，有效地提高了镀膜件10的使用寿命，且使镀膜件10具有较高的硬度。
权利要求
1.一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层， 其特征在于该过渡层为镍-铬合金层，该硬质层中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。
2.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于所述基材为含有镍的不锈钢。
3.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于所述过渡层以磁控溅射的方式形成，该过渡层的厚度为0.5 0.8 μ m。
4.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于所述硬质层以磁控溅射的方式形成，该硬质层的厚度为1.0 1.8 μ m。
5.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤 提供一基材；在该基材表面形成过渡层，该过渡层为镍-铬合金层； 在该过渡层的表面形成硬质层，该硬质层中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。
6.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述形成过渡层的步骤采用如下方式实现采用磁控溅射法，使用镍-铬合金靶，其中镍-铬合金靶中镍的质量百分含量为20 50%，设定镍-铬合金靶的功率为10 12kw，以氩气为工作气体，氩气流量为 300 500sccm，基材偏压为-100 -300V，加热使基材的温度为100 200°C，镀膜时间为 20 40min。
7.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述形成硬质层的步骤采用如下方式实现采用磁控溅射法，使用镍-铬合金靶和石墨靶，该镍-铬合金靶中镍的质量百分含量为20 50%，同时开启并设定镍-铬合金靶以及石墨靶的功率分别为10 12kw和9 llkw，以乙炔和氨气为反应气体，乙炔流量为40 lOOsccm，氨气流量为40 IOOsccm,以氩气为工作气体，氩气流量为400 500sccm，基材偏压为-100 -300V，基材的温度为100 200°C，镀膜时间为80 140min。
8.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述基材为含有镍的不锈钢。
9.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述过渡层的厚度为0.5 0.8 μ m0
10.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述硬质层的厚度为1.0 1.8 μ m。
全文摘要
本发明提供一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层，该过渡层为镍-铬合金层，该硬质层中含有碳氮化铬、氮化碳及金属镍。本发明镀膜件在不锈钢的基材的表面沉积过渡层，再在过渡层的表面沉积硬质层，膜系逐层过渡较好，膜层内部没有明显的应力产生，这样在施加外力的情况下，所镀的膜层不会因为内部的应力缺陷导致失效，有效地提高了镀膜件的使用寿命，且使镀膜件具有较高的硬度。此外，本发明还提供一种上述镀膜件的制备方法。
文档编号B32B15/00GK102534526SQ20101060
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者张新倍, 李聪, 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