專利名稱：鍍膜件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍膜件及其制備方法。
背景技術(shù)：
過渡金屬氮化物、碳化物和碳氮化物具有高硬度、高抗磨損性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。因此，通常將過渡金屬氮化物、碳化物和碳氮化物以薄膜的形式鍍覆在刀具或模具表面，以此來提高刀具和模具的使用壽命。但是此類鍍膜件的制備過程中，由于硬質(zhì)膜層與基體間的熱膨脹系數(shù)相差較大， 且不同組分的膜層的成份和結(jié)構(gòu)有明顯的變化，膜層間存在不可避免的熱應(yīng)力，晶格匹配帶來的內(nèi)應(yīng)力，這些應(yīng)力在薄膜制備完成后往往不能消除，因而膜層與基體結(jié)合力較差，薄膜在使用過程中容易發(fā)生剝離，從而影響了此類鍍膜件的使用壽命及其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種有效解決上述問題的鍍膜件。另外，還有必要提供一種制備上述鍍膜件的方法。一種鍍膜件，其包括基體、形成于基體表面的打底層、形成于打底層表面的梯度膜層及形成于梯度膜層表面的硬質(zhì)層，該打底層為Ni-Cr合金層，該梯度膜層為M-CrC層，該硬質(zhì)層為Hf-C層?！N鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供基體；在基體表面形成打底層，該打底層為Ni-Cr合金層；在打底層的表面形成梯度膜層，該梯度膜層為Ni-CrC層；在梯度膜層的表面形成硬質(zhì)層，該硬質(zhì)層為Hf-C層。本發(fā)明鍍膜件在基體的表面沉積Ni-Cr合金層作為打底層，再在打底層的表面沉積M-CrC層作為梯度膜層，再在梯度膜層的表面沉積Hf-C層作為硬質(zhì)層，膜系逐層過渡較好，膜層之間的結(jié)合力較好且膜層內(nèi)部沒有明顯的應(yīng)力產(chǎn)生，這樣在施加外力的情況下，所鍍的膜層不會因為結(jié)合力不佳和/或內(nèi)部的應(yīng)力缺陷導(dǎo)致失效，有效地提高了鍍膜件的使用壽命，且使鍍膜件具有較高的硬度。


圖1為本發(fā)明一較佳實施例鍍膜件的剖視圖。主要元件符號說明鍍膜件10基體11打底層13梯度膜層 15
硬質(zhì)層17
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施方式鍍膜件10包括基體11、形成于基體11表面的打底層13、形成于打底層13表面的梯度膜層15及形成于梯度膜層15表面的硬質(zhì)層17。該基體11為含有Ni、Cr中至少一種元素的不銹鋼。該打底層13可以磁控濺射的方式形成。該打底層13為Ni-Cr合金層。該打底層 13的厚度可為100 300nm。該梯度膜層15可以磁控濺射的方式形成。該梯度膜層15為Ni-CrC層。所述梯度膜層15中C原子的含量由靠近打底層13至遠(yuǎn)離打底層13的方向呈梯度增加。該梯度膜層15的厚度可為400 500nm。該硬質(zhì)層17可以磁控濺射的方式形成。該硬質(zhì)層17為碳化鉿(Hf-C)層。該硬質(zhì)層17的厚度可為500 800nm。所述打底層13、梯度膜層15和硬質(zhì)層17的總厚度為1 2 μ m。本發(fā)明一較佳實施方式的鍍膜件10的制備方法，其包括以下步驟提供基體11，將基體11放入盛裝有無水乙醇及/或丙酮溶液的超聲波清洗器中進(jìn)行震動清洗，以除去基體11表面的雜質(zhì)和油污。清洗完畢后烘干備用。對經(jīng)上述處理后的基體11的表面進(jìn)行氬氣等離子體清洗，以進(jìn)一步去除基體11 表面的油污，以及改善基體11表面與后續(xù)涂層的結(jié)合力。該等離子體清洗的具體操作及工藝參數(shù)為采用一磁控濺射鍍膜機(圖未示)，將基體11固定于該鍍膜機的鍍膜室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上，抽真空所述鍍膜室至真空度為3. 0 X 10 ,以400 eoosccm (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘) 的流量向鍍膜室內(nèi)通入純度為99. 999%的氬氣，并施加-500 -800V的偏壓于基體11，對基體11表面進(jìn)行等離子體清洗，清洗時間為3 lOmin。在對基體11進(jìn)行等離子體清洗后，在所述鍍膜機中采用磁控濺射鍍膜法于基體 U表面沉積所述打底層13。該打底層13為M Cr層。形成所述打底層13的具體操作及工藝參數(shù)如下以氬氣為工作氣體，調(diào)節(jié)氬氣的流量為200 400s ccm，加熱鍍膜室至100 2000C (即鍍膜溫度為100 200°C )，開啟安裝于所述鍍膜室內(nèi)的一 Ni-Cr合金靶的電源， 設(shè)置該Ni-Cr合金靶的電源功率為2 5kw，對基體11施加-100 -300V的偏壓，沉積所述打底層13。沉積該打底層13的時間為20 60min。其中，所述Ni-Cr合金靶中Ni的質(zhì)量百分含量為20 80%。于所述打底層13上沉積所述梯度膜層15。該梯度膜層15為Ni-CrC層。所述梯度膜層15中C原子的含量由靠近打底層13至遠(yuǎn)離打底層13的方向呈梯度增加。形成所述梯度膜層15的具體操作及工藝參數(shù)如下以氬氣為工作氣體，調(diào)節(jié)氬氣流量至300 500SCCm，再向鍍膜室中通入初始流量為20 40SCCm的純度為99. 8%的反應(yīng)氣體乙炔；設(shè)置所述Ni-Cr合金靶的電源功率為2 5kw，保持所述鍍膜溫度及對基體11施加的偏壓不變，沉積梯度膜層15。在沉積梯度膜層15的過程中，每沉積2 5min將乙炔的流量增大 15 20sCCm，當(dāng)乙炔的流量到達(dá)300sCCm時，停止增大乙炔流量。沉積該梯度膜層15的時間為20 60min。關(guān)閉所述Ni-Cr合金靶靶材的電源，開啟已安裝于鍍膜室內(nèi)的鉿(Hf)靶的電源，設(shè)置其功率為2 5kw，以氬氣為工作氣體，調(diào)節(jié)氬氣的流量為300 500sCCm，以乙炔為反應(yīng)氣體，設(shè)置其流量為30 200sCCm，保持施加于基體11的偏壓不變及鍍膜溫度不變，于所述梯度膜層15上沉積Hf-C的硬質(zhì)層17。沉積該硬質(zhì)層17的時間為30 120min。其中， 所述鉿靶的純度約為99%。關(guān)閉負(fù)偏壓及鉿靶的電源，停止通入氬氣及乙炔，待所述硬質(zhì)層17冷卻后，向鍍膜內(nèi)通入空氣，打開鍍膜室門，取出鍍覆有打底層13、梯度膜層15及硬質(zhì)層17的基體11。本發(fā)明較佳實施方式鍍膜件10在基體11的表面沉積Ni-Cr合金層作為打底層 13，再在打底層13的表面沉積Ni-CrC層作為梯度膜層15，再在梯度膜層15的表面沉積 Hf-C層作為硬質(zhì)層17，膜系逐層過渡較好，膜層之間的結(jié)合力較好且膜層內(nèi)部沒有明顯的應(yīng)力產(chǎn)生，這樣在施加外力的情況下，所鍍的膜層不會因為結(jié)合力不佳和/或內(nèi)部的應(yīng)力缺陷導(dǎo)致失效，有效地提高了鍍膜件10的使用壽命，且使鍍膜件10具有較高的硬度。
權(quán)利要求
1.一種鍍膜件，其包括基體、形成于基體表面的打底層、形成于打底層表面的梯度膜層及形成于梯度膜層表面的硬質(zhì)層，其特征在于該打底層為Ni-Cr合金層，該梯度膜層為 Ni-CrC層，該硬質(zhì)層為Hf-C層。
2.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述梯度膜層中C原子的含量由靠近打底層至遠(yuǎn)離打底層的方向呈梯度增加。
3.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述打底層、梯度膜層及硬質(zhì)層分別通過磁控濺射鍍膜法形成。
4.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述打底層的厚度為100 300nm，所述梯度膜層的厚度為400 500nm，所述硬質(zhì)層的厚度為500 800nm。
5.如權(quán)利要求1所述的鍍膜件，其特征在于所述基體為含有附、Cr中至少一種元素的不銹鋼。
6.一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟提供基體；在基體表面形成打底層，該打底層為Ni-Cr合金層；在打底層的表面形成梯度膜層，該梯度膜層為Ni-CrC層；在梯度膜層的表面形成硬質(zhì)層，該硬質(zhì)層為Hf-C層。
7.如權(quán)利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成打底層的步驟采用如下方式實現(xiàn)采用磁控濺射法，使用Ni-Cr合金靶，Ni-Cr合金靶的電源功率為2 5kw， 以氬氣為工作氣體，氬氣流量為200 400SCCm，施加于基體的偏壓為-100 -300V，加熱使基體的溫度為100 200°C，鍍膜時間為20 60min。
8.如權(quán)利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成梯度膜層的步驟采用如下方式實現(xiàn)采用磁控濺射法，使用Ni-Cr合金靶，Ni-Cr合金靶的電源功率為2 5kw;以氬氣為工作氣體，氬氣流量為300 500sCCm，以乙炔為反應(yīng)氣體，設(shè)置乙炔氣體的初始流量為20 40sCCm，在沉積梯度膜層的過程中，每沉積2 5min將乙炔的流量增大15 20sCCm，當(dāng)乙炔的流量到達(dá)300sCCm時，停止增大乙炔流量；施加于基體的偏壓為-100 -300V，基體的溫度為100 200°C，鍍膜時間為20 60min。
9.如權(quán)利要求7或8所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述M-Cr合金靶中M 的質(zhì)量百分含量為20 80%。
10.如權(quán)利要求6所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述形成硬質(zhì)層的步驟采用如下方式實現(xiàn)采用磁控濺射法，使用鉿靶，以乙炔為反應(yīng)氣體，乙炔流量為30 200sCCm， 以氬氣為工作氣體，氬氣流量為300 500SCCm，施加于基體的偏壓為-100 -300V，基體的溫度為100 200°C，鍍膜時間為30 120min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍍膜件，其包括基體、形成于基體表面的打底層、形成于打底層表面的梯度膜層及形成于梯度膜層表面的硬質(zhì)層，該打底層為Ni-Cr合金層，該梯度膜層為Ni-CrC層，該硬質(zhì)層為Hf-C層。本發(fā)明鍍膜件的膜系逐層過渡較好，膜層之間的結(jié)合力較好且膜層內(nèi)部沒有明顯的應(yīng)力產(chǎn)生，這樣在施加外力的情況下，所鍍的膜層不會因為內(nèi)部的應(yīng)力缺陷導(dǎo)致失效，有效地提高了鍍膜件的使用壽命，且使鍍膜件具有較高的硬度。此外，本發(fā)明還提供一種上述鍍膜件的制備方法。
文檔編號C23C14/06GK102485939SQ20101057026
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉咸柱, 張新倍, 李聰, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司