专利名称：一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属工件的镀膜技术，尤其涉及一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺。
背景技术：
金属陶瓷复合膜是在金属上形成一种新的物质可以改善普通金属表面的特性，例如表面硬度、表面摩擦系数等。 金属陶瓷复合膜在模具上非常实用。如模具的滑块、模仁、顶针、司筒等，不但可以提高表面硬度还可以降低摩擦系数，可以起到无油自润滑的作用；还可以改变普通金属容易生锈被腐蚀的特性，例如注塑机普通螺杆在压注无卤料时高温下产生氯气，容易将无卤料腐蚀，而镀有金属陶瓷复合膜的螺杆在同样的条件下可以提高3-5倍的寿命。现有技术中通常都是使用水电镀的工艺。水电镀的处理工艺是把金属工件放进带除腊水的超声波清洗、过水；再次带除腊水的超声波清洗、过水；带除油水的超声波清洗、过水；再次带除腊水的超声波清洗、过水、酸缸活化、过水、镀槽电镀、过水、烘干、检验出货。镀槽一般都会含有氰化物，在电镀时会产生大量的有毒气体和有毒废水。水电镀的镀前前处理为酸碱性水处理，对环境有污染，且用水量大，在环境污染日益严重的今天，急需改善这种处理工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，可以降低工艺过程对环境的污染和对操作人员的健康危害，节约用水，且工艺路线简单、安全，产品表面特性好。为达到以上目的，本发明采用以下技术方案，在该技术方案中，各个优选或具体实施例的技术要素之间，以及各个具体或优选实施例的技术要素与上位概念之间均可以任意组合，其组合也是本发明的一部分。—种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，包括以下步骤I)超声波清洗；2) 二次炉内离子束放电清洗；3)第三次离子束电弧清洗；4)真空炉内电场和磁场中以金属离子致密成膜。具体地，所述超声波清洗，具体为金属工件放进带中性净洗剂的超声波中清洗后，通过纯净水清洗，吹干或烘干处理后，进行检验合格后装夹。具体地，所述二次炉内离子束放电清洗，具体为将金属工件装进PVD真空镀膜机关门抽真空；在PVD真空镀膜机内进行加温处理，加温至100-300度，进行二次炉内离子束放电清洗。具体地，所述第三次离子束电弧清洗，具体为，在真空背景下，炉内加入惰性气体，给金属工件加上100-1000V负偏压，打开电弧靶，进行炉内第三次离子束电弧清洗；具体地，所述真空炉内电场和磁场中以金属离子致密成膜，具体为炉内第三次离子束电弧清洗后，降低偏压、调节靶的电流、惰性气体的流量，真空炉内通过电场和磁场的作用下，使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，冷却出炉。具体地，所述惰性气体可以为氮气或氩气。在一优选实施例中，所述使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，具体为用单金属纯铬靶打底层，单金属纯铬靶和五元素合金靶做过渡层，五元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
在另一优选实施例中，所述使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，具体为用单金属纯钛靶打底层，单金属纯钛靶和五元素合金靶做过渡层，五元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。在以上优选实施例中，优选地，所述五元素合金靶包括钛I 5%、钇O.1 2%、铝I 5%、铬30 50%、镍为余量。在以上优选实施例中，优选地，所述二元素合金靶包括钛20 50 %、铝50 80%。金属工件在炉内通过离子束电弧清洗后就可以直上膜，在同样的炉内温度、靶电流、偏压、镀膜时间，用不同的靶材打底层，可产生不同的表面特性的金属工件，从而适用于不同应用领域。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果水电镀的镀前前处理为酸碱性水处理，对环境有污染且用水量大；PVD镀前前处理为中性水处理，对环境无污染且用水量小。水电镀含有氰化物，在电镀时会产生大量的有毒气体和有毒废水，对环境污染极大，对水电镀工人的身体健康影响更大；PVD真空镀膜是金属靶材在真空炉内通过电场和磁场起到的物理变化，对环境无污染，金属工件在真空炉内通过多次清洗，使膜层的结合力更好不易脱落。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的阐述。金属工件在炉内通过离子束电弧清洗后就可以直上膜，在同样的炉内温度、靶电流、偏压、镀膜时间，用不同的靶材打底层，可产生不同的表面特性的金属工件。下面分别以单金属纯钛靶和单金属纯铬靶打底层为例，对本发明的技术方案做出示例性描述，应该理解，以下实施例不应视为对本发明的技术方案的保护范围的限定，而仅仅是示例性描述。实施例一一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，包括以下步骤1、金属工件放进带中性净洗剂的超声波清洗后通过纯净水清洗；2、吹干或烘干处理后，进行检验合格后装夹；3、装进PVD真空镀膜机关门抽真空；4、在PVD真空镀膜机内进行加温至100-300度；5、二次炉内放电，之后清洗；
6、在真空背景下炉内加入惰性气体氩气，给金属工件加上负偏压100-1000V ；7、打开电弧靶进行炉内第三次离子束电弧清洗，接着降低偏压、调节靶的电流、惰性气体的流量，真空炉内通过电场和磁场的作用下，使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，其中用单金属纯钛靶打底层，单金属纯钛靶和多元素合金靶做过渡层，多元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜，冷却出炉。通过以上方案，所生成的膜层耐高温、维氏硬度3800HV左右、摩擦系数为O. 25。适合在硬质合金刀具上做复合陶瓷膜，硬质合金刀具在机加工中心应用多为高速旋转容易产生高温，有了复合陶瓷膜不但降低摩擦系数、增加耐磨还可以起到热屏障的作用。实施例二 一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，包括以下步骤1、金属工件放进带中性净洗剂的超声波清洗后通过纯净水清洗；2、吹干或烘干处理后，进行检验合格后装夹；3、装进PVD真空镀膜机关门抽真空；4、在PVD真空镀膜机内进行加温至100-300度处理；5、二次炉内放电，之后清洗；6、在真空背景下炉内加入惰性气体氮气，给金属工件加上负偏压100-1000V ；7、打开电弧靶进行炉内第三次离子束电弧清洗，接着降低偏压、调节靶的电流、惰性气体的流量，真空炉内通过电场和磁场的作用下，以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，其中用单金属纯铬靶打底层，单金属纯铬靶和多元素合金靶做过渡层，多元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜，冷却出炉。通过以上方案所生成的膜层耐腐蚀、维氏硬度3900HV左右，摩擦系数为O. 15。在注塑机螺杆表面加硬、防腐蚀处理方面，应采用本实施例所提供的工艺制作。本发明并不局限于上述具体实施方式
，根据上述说明书的揭示和指导，本发明所属领域的技术人员还可对上述实施方式进行适当的变更和修改，其变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，包括以下步骤1)超声波清洗；2)二次炉内离子束放电清洗；3)第三次离子束电弧清洗；4)真空炉内电场和磁场中以金属离子致密成膜。
2.根据权利要求1所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述超声波清洗，具体为金属工件放进带中性净洗剂的超声波中清洗后，通过纯净水清洗，吹干或烘干处理后，进行检验合格后装夹。
3.根据权利要求1所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述二次炉内离子束放电清洗，具体为将金属工件装进PVD真空镀膜机关门抽真空；在PVD真空镀膜机内进行加温处理，加温至100-300度，进行二次炉内离子束放电清洗。
4.根据权利要求1所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述第三次离子束电弧清洗，具体为，在真空背景下，炉内加入惰性气体，给金属工件加上100-1000V负偏压，打开电弧靶，进行炉内第三次离子束电弧清洗。
5.根据权利要求1所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述真空炉内电场和磁场中以金属离子致密成膜，具体为炉内第三次离子束电弧清洗后，降低偏压、调节靶的电流、惰性气体的流量，真空炉内通过电场和磁场的作用下，使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，冷却出炉。
6.根据权利要求1所示的复合陶瓷膜的制备工艺，其特征在于所述惰性气体可以为氮气或IS气。
7.根据权利要求5所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，具体为用单金属纯铬靶打底层，单金属纯铬靶和五元素合金靶做过渡层，五元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
8.根据权利要求5所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述使单金属靶或合金靶上的金属以离子方式在金属工件上致密成金属陶瓷复合膜，具体为用单金属纯钛靶打底层，单金属纯钛靶和五元素合金靶做过渡层，五元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
9.根据权利要求7或8所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述五元素合金靶包括钛I 5%、钇O.1 2%、铝I 5%、铬30 50%、镍为余量。
10.根据权利要求7或8所述一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，其特征在于所述二元素合金靶包括钛20 50%、铝50 80%。
全文摘要
本发明公开一种带有复合陶瓷膜的金属工件的制备工艺，包括以下步骤超声波清洗；二次炉内离子束放电清洗；第三次离子束电弧清洗；真空炉内电场和磁场中以金属离子致密成膜。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果水电镀的镀前前处理为酸碱性水处理，对环境有污染且用水量大；PVD镀前前处理为中性水处理，对环境无污染且用水量小。水电镀含有氰化物，在电镀时会产生大量的有毒气体和有毒废水，对环境污染极大，对水电镀工人的身体健康影响更大；PVD真空镀膜是金属靶材在真空炉内通过电场和磁场起到的物理变化，对环境无污染，金属工件在真空炉内通过多次清洗，使膜层的结合力更好不易脱落。
文档编号C23C14/32GK103014633SQ20121053651
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者何霞文 申请人:何霞文