專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵基合金表面鍍膜方法及由該方法制得的鍍膜件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵基合金表面鍍膜方法及由該方法制得的鍍膜件。
背景技術(shù)：
鐵基合金(比如模具鋼)在高溫下使用時(shí)，表面很容易被氧化，高溫形成的不均勻氧化層不僅會(huì)降低產(chǎn)品的表面質(zhì)量，而且鐵基合金在重復(fù)使用的過(guò)程中，形成的氧化皮膜易剝落，暴露的基體在高溫下將會(huì)繼續(xù)被腐蝕，降低了鐵基合金的使用壽命
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種鐵基合金表面鍍膜方法，使鐵基合金表面具有較好的高溫抗氧化性。另外，還有必要提供一種上述鍍膜方法制得的鍍膜件。一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟
提供鐵基合金基體；
于基體上濺射不銹鋼層；
于不銹鋼層上濺射SiON層；
于SiON層上濺射BN層。一種鍍膜件，包括鐵基合金基體，該鍍膜件還包形成于基體上的不銹鋼層、形成于不銹鋼層上的SiON層以及形成形成于SiON層上的BN層。上述鍍膜件采用不銹鋼層打底，增加了整個(gè)膜層與鐵基合金基體的結(jié)合力。SiON層具有很好的致密性，可以阻止氧氣滲入，保護(hù)基體不被氧化，可提高鐵基合金的使用壽命。BN層具有較好的潤(rùn)滑性，當(dāng)鍍膜件用于模具時(shí)，可以提高基體表面的流動(dòng)性，易于脫模。


圖I為本發(fā)明較佳實(shí)施例的鍍膜件的剖視示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的鐵基合金表面鍍膜方法中所用濺射設(shè)備的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
蠢膜件 I ο TT
不銹鋼層 H SiON 層 TI BN 層Ti"
減射設(shè)備 30
真空室
32
ΗμμΙΞη
35
不銹鋼靶 36 硅靶i
麗丨38I蒸發(fā)電源~[^1
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)結(jié)合參閱圖I及圖2，本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的鐵基合金表面鍍膜方法包括如下步驟 提供基體11，該基體11的材質(zhì)為鐵基合金，比如刃具鋼、模具鋼及量具鋼等。對(duì)基體11進(jìn)行去污清洗。該清洗步驟可將基體11放入盛裝有乙醇或丙酮溶液的超聲波清洗器中進(jìn)行震動(dòng)清洗，以除去基體11表面的雜質(zhì)和油污等，清洗完畢后烘干備用。請(qǐng)參閱圖2，提供一濺射設(shè)備30，濺射設(shè)備30包括一真空室31、用以對(duì)真空室31抽真空的真空泵32以及與真空室31相通的氣源通道33。該真空室31內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架35、不銹鋼靶36、硅靶37、硼靶38及用于控制濺射靶材的蒸發(fā)電源39。轉(zhuǎn)架35帶動(dòng)基體11做圓周運(yùn)行，且基體11在隨轉(zhuǎn)架35運(yùn)行的同時(shí)也進(jìn)行自轉(zhuǎn)。鍍膜時(shí)，濺射氣體與反應(yīng)氣體經(jīng)由氣源通道33進(jìn)入真空室31。以下步驟均在該濺射設(shè)備30中進(jìn)行。對(duì)基體11進(jìn)行氬氣等離子體清洗。該等離子體清洗過(guò)程如下將基體11放入濺射設(shè)備30的真空室31內(nèi)，將真空室31抽真空至3X l(T5torr 6X l(T5torr,以下步驟保持該真空度不變，然后向真空室31內(nèi)通入流量為100 400sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)的氬氣(純度為99. 999%)，并施加-200 -350V的偏壓于基體11，對(duì)基體11表面進(jìn)行氬氣等離子體清洗，清洗時(shí)間為3 20min。在基體11上濺射一不銹鋼層13。調(diào)節(jié)氬氣流量為10(T300SCCm，調(diào)節(jié)偏壓至-10(T-300V，將基體11溫度控制在20 200°C。采用直流磁控電源為蒸發(fā)電源，開(kāi)啟不銹鋼靶36，調(diào)節(jié)不銹鋼靶的功率為8 12kW，對(duì)基體11濺射5 20分鐘，以于基體11表面形成一不銹鋼層13。在不銹鋼層13上濺射一 SiON層14。關(guān)閉不銹鋼靶材，氬氣流量維持在10(T300sccm，同時(shí)向真空室31通入流量為2(T300sccm的氧氣，以及流量為2(T300sccm的氮?dú)狻＞S持基體11偏壓為-100 -300￥，基體11溫度為20 2001。開(kāi)啟硅靶37，調(diào)節(jié)硅靶37的功率為8 12kW，對(duì)鍍覆有不銹鋼層13的基體11進(jìn)行濺射1(Γ40分鐘，以在該不銹鋼層13上沉積一層SiON層14。接著，在SiON層14上濺射BN層15。關(guān)閉硅靶，停止向真空室31通入氧氣。氬氣流量維持在10(T300sccm，氮?dú)饬髁靠刂圃?(T300sccm。維持基體11偏壓為-10(T-300V，基體11溫度為20 200°C。開(kāi)啟硼靶38，調(diào)節(jié)硼靶38的功率為l(Tl3kW，在SiON層14上濺射1(Γ60分鐘，以在該SiON層14上沉積一層BN層15，由此獲得以鐵基合金為基材的鍍?cè)聲@件10。鍍膜結(jié)束后，關(guān)閉負(fù)偏壓及硅靶電源，停止通入氬氣和氮?dú)猓鋮s后，取出鍍膜件10。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，由上述鐵基合金表面鍍膜方法制得的鍍膜件10包括基體11、形成于基體11上的不銹鋼層13、形成于不銹鋼層13上的SiON層14以及形成形成于SiON層14上的BN層15。
該基體11的材質(zhì)為鐵基合金，如刃具鋼、模具鋼及量具鋼等。該不銹鋼層13的厚度大約為2(T50nm。該SiON層14的厚度大約為8(Tl50nm。該BN層15的厚度大約為100 200nm。上述鍍膜件10采用不銹鋼層打底，增加了整個(gè)膜層與基體11的結(jié)合力。SiON層14具有很好的致密性，可以阻止氧氣滲入，保護(hù)基體11不被氧化。BN層15具有較好的潤(rùn)滑性，當(dāng)鍍膜件10用于模具時(shí)，可以提高基體11表面的流動(dòng)性，易于脫模。下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。實(shí)施例I
本實(shí)施例所使用的基體11的材質(zhì)為S316型號(hào)模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為200SCCm，基體11的偏壓為-300V，等離子體清洗時(shí)間為 5min。濺鍍不銹鋼層13 :不銹鋼靶26的功率為8kW，氬氣流量為150sccm，基體11的偏壓為-150V，基體11溫度為30°C，濺射時(shí)間為6min ;該不銹鋼層13的厚度為25nm。濺鍍SiON層14 :硅靶37的功率為8kW，氬氣流量為150sccm，氮?dú)饬髁繛?00sccm，氧氣流量為lOOsccm，基體11的偏壓為-150V，基體11的溫度為30°C，鍍膜時(shí)間為15min ；該SiON層14的厚度為IOOnm0濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為10kW，基體11的偏壓為-150V，氬氣流量為150SCCm，氮?dú)饬髁繛?0SCCm，基體11的溫度為30°C，鍍膜時(shí)間為20min ;該BN層15的厚度為120nm。實(shí)施例2
本實(shí)施例所使用的基體11的材質(zhì)為Hll型號(hào)模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為300sccm，基體11的偏壓為-200V，等離子體清洗時(shí)間為 lOmin。濺鍍不銹鋼層13 :不銹鋼靶26的功率為llkW，氬氣流量為200sCCm，基體11的偏壓為-200V，基體11溫度為100°C，濺射時(shí)間為15min ;該不銹鋼層13的厚度為40nm。濺鍍SiON層14 :硅靶37的功率為I lkW，氬氣流量為200sccm，氮?dú)饬髁繛?00sccm，氧氣流量為150sccm，基體11的偏壓為-200V，基體11的溫度為100°C，鍍膜時(shí)間為20min ;該SiON層14的厚度為120nm。濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為13kW，基體11的偏壓為-200V，氬氣流量為150sccm，氮?dú)饬髁繛?0sccm，基體11的溫度為100°C，鍍膜時(shí)間為40min 層15的厚度為140nm。實(shí)施例3
本實(shí)施例所使用的基體11的材質(zhì)為P20型號(hào)模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為300SCCm，基體11的偏壓為-200V，等離子體清洗時(shí)間為 lOmin。濺鍍不銹鋼層13 :不銹鋼靶26的10kW，氬氣流量為200sccm，基體11的偏壓為-200V，基體11溫度為150°C，濺射時(shí)間為20min ;該不銹鋼層13的厚度為50nm。濺鍍SiON層14 :硅靶37的功率為10kW，氬氣流量為200sccm，氮?dú)饬髁繛?50sccm，氧氣流量為lOOsccm，基體11的偏壓為-200V，基體11的溫度為150°C，鍍膜時(shí)間為60min ;該SiON層14的厚度為150nm。濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為llkW，基體11的偏壓為-200V，氬氣流量為200sccm，氮?dú)饬髁繛?00sccm，基體11的溫度為150°C，鍍膜時(shí)間為60min 層15的厚度為160nm。對(duì)實(shí)施例1-3制備的鍍膜件10進(jìn)行高溫抗氧化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件如下在空氣氣氛下，將鍍膜件10樣品放置在高溫爐內(nèi)，將高溫爐內(nèi)的溫度升溫到800° C，保溫I小時(shí)后取出觀察，樣品表面沒(méi)有出現(xiàn)膜層的開(kāi)裂、氧化、脫落等現(xiàn)象，說(shuō)明本發(fā)明的鍍膜件10高溫抗氧化性能良好。
權(quán)利要求
1.一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟 提供鐵基合金基體； 于基體上濺射不銹鋼層； 于不銹鋼層上濺射SiON層； 于SiON層上濺射BN層。
2.如權(quán)利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述不銹鋼層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)采用磁控濺射法，使用不銹鋼靶，不銹鋼靶的功率為8 12kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300SCCm，對(duì)基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時(shí)間為5 20min。
3.如權(quán)利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述SiON層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)工藝條件為采用磁控濺射法，使用硅靶，硅靶的功率為8 12kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300SCCm，以氮?dú)夂脱鯕鉃榉磻?yīng)氣體，氮?dú)獾牧髁繛?0 300sccm，氧氣的流量為20 300sccm，對(duì)基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時(shí)間為10 40min。
4.如權(quán)利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述BN層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)工藝條件為采用磁控濺射法，使用硼靶，硼靶的功率為11 13kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300sccm，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體，氮?dú)獾牧髁繛?0 200sccm，對(duì)基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時(shí)間為10 60min。
5.如權(quán)利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于該鐵基合金表面鍍膜方法還包括在濺射所述不銹鋼層的步驟之前，對(duì)基體進(jìn)行氬氣等離子體清洗。
6.如權(quán)利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于該基體的材質(zhì)為刃具鋼、模具鋼及量具鋼中的一種。
7.一種鍍膜件，包括鐵基合金基體，其特征在于該鍍膜件還包形成于基體上的不銹鋼層、形成于不銹鋼層上的SiON層以及形成形成于SiON層上的BN層。
8.如權(quán)利要求7所述的鍍膜件，其特征在于該不銹鋼層的厚度為2(T50nm;該SiON層的厚度為80 150nm ;該BN層的厚度為100 200nm。
9.如權(quán)利要求7所述的鍍膜件，其特征在于所述不銹鋼層、SiON層及BN層均通過(guò)磁控濺射形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟提供鐵基合金基體；于基體上濺射不銹鋼層；于不銹鋼層上濺射SiON層；于SiON層上濺射BN層。本發(fā)明還提供一種由上述方法制得的鍍膜件。本發(fā)明的鍍膜件具有較好高溫抗氧化性能。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102758172SQ201110106350
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者張新倍, 王瑩瑩, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請(qǐng)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