CN102453851A - 镀膜件及其制备方法 - Google Patents

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张新倍
陈文荣
蒋焕梧
陈正士
王莹莹
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Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的ZrON膜及形成于ZrON膜表面的AlON膜。本发明还提供一种上述镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：提供一基材；在该基材的表面形成ZrON膜；在该ZrON膜的表面形成AlON膜。本发明制备得到的ZrON膜及AlON膜具有较高的硬度和良好的高温抗氧化性能，可有效保护基材。

Description

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
超硬薄膜是指显微硬度≥40Gpa的固体薄膜材料。超硬薄膜由于其具有极高的硬度、低的摩擦系数和热膨胀系数、高的热导率，在工业上有着重要的应用前景。
然而在某些应用领域(如高速切削刀具)，不仅要求超硬膜具有高硬度，还要求膜层具有较强的抗高温氧化的能力。目前常用的氮化物涂层，如TiN、TiCN和TiAlN等，其最高抗氧化温度不超过800℃，而高速切削时刀具前端温度往往高达1000℃以上，在此温度下，氮化物涂层被氧化而失去功效，导致镀膜件使用寿命缩短。另一方面，氧化物陶瓷(如Al2O3)虽然具有优良的高温稳定性，但其硬度不够高，不能单独作为刀具涂层使用。若在氮化物或碳化物涂层的表面或中间加入Al2O3等氧化物层来提高刀具涂层的抗氧化性，则又导致涂层的整体硬度降低，因此收效不甚明显。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种硬度高且能抗高温氧化的镀膜件。
另外，还有必要提供一种上述镀膜件的制备方法。
一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的ZrON膜及形成于ZrON膜表面的AlON膜。
一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基材；
在该基材的表面形成ZrON膜；
在该ZrON膜的表面形成AlON膜。
本发明所述的ZrON膜及AlON膜具有较高的硬度，且ON键稳定性较高，在高温状态下能够有效避免ZrON与AlON发生氧化，同时该ZrON膜及AlON膜的膜层致密，还可阻止外界的氧气向膜层内扩散，因而具有良好的高温抗氧化性能，在该镀膜件的使用过程中可有效保护基材。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例镀膜件的剖视图。
主要元件符号说明
镀膜件    100
基材      11
ZrON膜    13
AlON膜    15
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施例镀膜件100，其包括基材11，形成于基材11表面的ZrON膜13及形成于ZrON膜13表面的AlON膜15。
该基材11可为不锈钢、铝、铝合金、镁或镁合金。
该ZrON膜13可以磁控溅射的方式形成，ZrON膜13的厚度可为0.5～3.0μm。
该AlON膜15可以磁控溅射的方式形成，AlON膜15的厚度可为0.5～3.0μm。
本发明一较佳实施例镀膜件100的制备方法包括如下步骤：
提供一基材11，该基材11可为不锈钢、铝、铝合金、镁或镁合金。
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。超声波清洗时间可为5～10min。
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表面残留的杂质，以及改善基材11表面与后续镀层的结合力。具体操作及工艺参数为：将基材11放入一磁控溅射镀膜机(图未示)的镀膜室内，将该镀膜室抽真空至3×10～5torr，然后向镀膜室内通入流量为100～400sccm(标准状态毫升/分钟)的氩气(纯度为99.999％)，并施加-300～-600V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3～10min。
采用磁控溅射法在经氩气等离子体清洗后的基材11的表面溅镀ZrON膜13。溅镀该ZrON膜13在所述磁控溅射镀膜机中进行。使用金属锆靶，以氮气和氧气为反应气体，氮气流量可为20～70sccm，氧气流量可为50～150sccm；以氩气为工作气体，氩气流量可为100～300sccm。溅镀时对基材施加-100～-300V的偏压，并加热所述镀膜室使基材11的温度为100～300℃，镀膜时间可为30～100min。该ZrON膜13的厚度可为0.5～3.0μm。
继续采用磁控溅射法在所述ZrON膜13的表面溅镀AlON膜15。使用金属铝靶，以氮气和氧气作为反应气体，氮气流量可为20～70sccm，氧气流量可为30～150sccm，以氩气为工作气体，氩气流量可为100～300sccm。溅镀时对基材施加-100～-300V的偏压，基材11的温度为100～300℃，镀膜时间可为10～70min。该AlON膜15的厚度可为0.5～3.0μm。
本发明所述的镀膜件100的制备方法通过增加氧气为反应气体以形成ZrON膜13及AlON膜15，该ZrON膜13及AlON膜15具有较高的硬度，且ON键稳定性较高，在高温状态下能够有效避免ZrON与AlON发生氧化，同时该ZrON膜13及AlON膜15的膜层致密，还可阻止外界的氧气向膜层内扩散，因而具有良好的高温抗氧化性能，在该镀膜件100的使用过程中可有效保护基材11。

Claims (10)

1.一种镀膜件，其包括基材，其特征在于：该镀膜件还包括形成于基材表面的ZrON膜及形成于ZrON膜表面的AlON膜。
2.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：该基材为不锈钢、铝、铝合金、镁或镁合金。
3.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：该ZrON膜以磁控溅射的方式形成，其厚度为0.5～3.0μm。
4.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：该AlON膜以磁控溅射的方式形成，其厚度为0.5～3.0μm。
5.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基材；
在该基材的表面形成ZrON膜；
在该ZrON膜的表面形成AlON膜。
6.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：所述基材为不锈钢、铝、铝合金、镁或镁合金。
7.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：形成所述ZrON膜的步骤采用如下方式实现：采用磁控溅射法，以锆靶为靶材，以氮气和氧气作为反应气体，氮气流量为20～70sccm，氧气流量为50～150sccm，氩气为工作气体，氩气流量为100～300sccm，对基材施加的偏压为-100～-300V，加热使基材的温度为100～300℃，镀膜时间为10～70min。
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ZrON膜的厚度为0.5～3.0μm。
9.如权利要求5所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：形成所述AlON膜的步骤采用如下方式实现：采用磁控溅射法，以铝靶为靶材，以氮气和氧气作为反应气体，氮气流量为20～70sccm，氧气流量为50～150sccm，氩气为工作气体，氩气流量为100～300sccm，对基材施加的偏压为-100～-300V，加热使基材的温度为100～300℃，镀膜时间为10～70min。
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AlON膜的厚度为0.5～3.0μm。
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