CN102465258A - 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
李聪
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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，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，该基材为含有Ni和Cr的不锈钢，其特征在于：该过渡层为Ni-Cr合金层，该硬质层中含有CrC、B4C以及金属Ni。本发明镀膜件在不锈钢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。

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
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，还有必要提供一种上述镀膜件的制备方法。
一种镀膜件，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，该基材为含有Ni和Cr的不锈钢，该过渡层为Ni-Cr合金层，该硬质层中含有CrC、B4C以及金属Ni。
一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供基材；
在基材表面形成过渡层，该过渡层为Ni-Cr合金层；
在过渡层的表面形成硬质层，该硬质层中含有CrC、B4C以及金属Ni。
本发明镀膜件在不锈钢基材的表面沉积Ni-Cr合金层作为过渡层，再在过渡层的表面沉积含有CrC、B4C以及Ni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。
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    10
基材      11
过渡层    13
硬质层    15
具体实施方式
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Ni和Cr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Ni-Cr合金层。该过渡层13的厚度可为300～500nm。
该硬质层15可以磁控溅射的方式形成。该硬质层15中含有CrC、B4C以及金属Ni。该硬质层15的厚度可为600～800nm。
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Ni和Cr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5～10min。
(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。该等离子体清洗的具体操作及工艺参数可为：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3.0×10-5Pa，然后向镀膜室内通入流量为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3～10min。
(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Ni-Cr合金层。溅镀该过渡层13在所述磁控溅射镀膜机中进行。使用Ni-Cr合金靶，其中所述Ni-Cr合金靶中Ni的质量百分含量为20～50％，以氩气为工作气体，氩气流量可为300～500sccm。溅镀时对基材11施加-100～-300V的偏压，并加热所述镀膜室使基材11的温度为100～200℃，镀膜时间可为25～40min。该过渡层13的厚度可为300～500nm。
(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中含有金属Ni、CrC以及B4C。溅镀该硬质层15使用上述步骤中使用的Ni-Cr合金靶以及一硼靶，以乙炔为反应气体，乙炔流量可为100～300sccm，以氩气为工作气体，氩气流量可为300～500sccm。溅镀时对基材11施加-100～-300V的偏压，基材11的温度为100～200℃，镀膜时间可为50～80min。该硬质层15的厚度可为600～800nm。由于Ni与C较难形成Ni C相，因此硬质层15中Ni主要以金属Ni的形式存在。
本发明较佳实施方式镀膜件10在基材11的表面沉积Ni-Cr合金层作为过渡层13，再在过渡层13的表面沉积含有CrC、B4C以及Ni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。

Claims (9)

1.一种镀膜件，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，该基材为含有Ni和Cr的不锈钢，其特征在于：该过渡层为Ni-Cr合金层，该硬质层中含有CrC、B4C以及金属Ni。
2.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300～500nm。
3.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600～800nm。
4.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供基材；
在基材表面形成过渡层，该过渡层为Ni-Cr合金层；
在过渡层的表面形成硬质层，该硬质层中含有CrC、B4C以及金属Ni。
5.如权利要求4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Ni-Cr合金靶，该合金靶中Ni的质量百分含量为20～50％，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℃，镀膜时间为25～40min。
6.如权利要求4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Ni-Cr合金靶和硼靶，该Ni-Cr合金靶中Ni的质量百分含量为20～50％，以乙炔为反应气体，乙炔流量为40～100sccm，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℃，镀膜时间为50～80min。
7.如权利要求4所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：所述基材为含有Ni和Cr的不锈钢。
8.如权利要求4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300～500nm。
9.如权利要求4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600～800nm。
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