CN102747323B - 被覆件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的润滑层；该润滑层为钨硫钼氮层，其含有MoS2相及BN相。所述被覆件具有良好的润滑性、抗氧化性及耐磨性。本发明还提供了所述被覆件的制造方法。

Description

被覆件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种被覆件及其制造方法。
背景技术
固体润滑剂二硫化钨（WS2）由于其具有层状结构、低剪切强度等特性，在改善刀具的润滑性方面发挥了很大的作用。然而，随着金属切削加工朝高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性方面发展，对表面涂层的性能提出了更高的要求。
研究发现，使用镀覆有WS2涂层的切削刀具加工铝合金、镁合金时，由于铝合金、镁合金的熔点低,且WS2涂层与铝合金、镁合金的润湿性较差，在高温条件容易发生粘刀现象，如此大大降低了对产品的加工精度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能较好的解决上述问题的被覆件。
另外，还提供上述被覆件的制造方法。
一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的润滑层；该润滑层为钨硫钼氮层，其含有WS2相及MoN相。
一种被覆件的制造方法，包括以下步骤：
提供基体；
以WS2靶及Mo靶为靶材，于基体上磁控溅射润滑层，所述润滑层为钨硫钼氮层，其含有WS2相及MoN相。
所述WS2相和MoN相复合膜层的存在，使该润滑层具有良好的润滑性；也可提高所述润滑层的硬度及耐磨性，从而提升所述被覆件的机械寿命。另外，MoN相还可以提高所述润滑层的抗氧化性，缓解因WS2相被氧化而导致润滑层失去润滑性的现象的发生，如此可有效降低被覆件用于切削铝合金、镁合金时出现的粘刀现象的发生，从而大大提升产品的加工精度。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的被覆件的剖视图；
图2为制造图1中镀膜件所用真空镀膜机的俯视示意图。
主要元件符号说明
被覆件 10
基体 11
结合层 13
润滑层 15
镀膜机 100
镀膜室 20
真空泵 30
轨迹 21
WS2复合靶 22
钼靶 23
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式如下
请参阅图1，本发明一较佳实施例的被覆件10包括基体11及形成于基体11上的润滑层15。
该基体11的材质可以为不锈钢、高速钢及模具钢等。该被覆件10为各类切削刀具，特别为用于切削铝合金或镁合金材料的切削刀具；该被覆件10还可为汽车等交通工具的机械零部件。
所述润滑层15可通过射频磁控溅射镀膜法形成。所述润滑层15为钨硫钼氮（WSMoN）层，该润滑层15含有WS2相及MoN相。该润滑层15的厚度为0.8~1.3μm。
所述被覆件10还包括通过磁控溅射镀膜法形成于基体11与润滑层15之间的结合层13。所述结合层13用以提高润滑层15与基体11之间的结合力。该结合层13为钼金属层，其厚度为200~300nm。
本发明一较佳实施例的被覆件10的制造方法主要包括如下步骤：
提供基体11。该基体11可以通过冲压成型得到。
对该基体11进行预处理。该预处理可包括常规的对基体11进行化学除油、除蜡、酸洗、超声波清洗及烘干等步骤。
请参阅图2，提供一真空镀膜机100，将所述基体11置于该真空镀膜机100内，通过磁控溅射镀膜法依次于该基体11上形成结合层13及润滑层15。
所述镀膜机100包括一镀膜室20及连接于镀膜室20的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室20抽真空。该镀膜室20内设有转架(未图示)、中心对称设置的WS2 复合靶22、钼靶23，转架带动基体11沿圆形的轨迹21公转，且基体11在沿轨迹21公转时亦自转。
于该基体11的表面磁控溅射一结合层13。该结合层13为钼金属层。形成所述结合层13的具体操作方法及工艺参数为：真空泵30对所述镀膜室20进行抽真空处理至真空度为3.0×10-3Pa，然后以氩气为工作气体，设置其流量为300~400sccm，于基体11上施加-100~-300V的偏压，加热该镀膜室20至100~200℃（即镀膜温度为100~200℃），开启安装于该镀膜室20内的钼靶23的电源，设置其功率为2~5kw，沉积该结合层13。沉积该结合层13的时间为20~40min，沉积完毕后关闭所述钼靶23的电源。其中，氩气的纯度为99.999%。
于该结合层13上形成润滑层15。该润滑层15为WSMoN层，形成该润滑层15的具体操作方法及工艺参数为：设置氩气流量为120~350sccm，以氮气为反应气体，设置氮气流量为50~220sccm，保持施加于基体11的偏压及镀膜温度不变，开启已安装于所述镀膜室20内的WS2 复合靶22及钼靶23的电源，设置WS2 复合靶22的电源功率为100~300W、钼靶23的电源功率为100~500W，沉积该润滑层15。沉积该润滑层15的时间为90~200min。
关闭负偏压及靶材的电源，停止通入氩气，待所述润滑层15冷却后，向镀膜内通入空气，打开镀膜室门，取出被覆件10。
所述润滑层15中含有WS2相及MoN相。该WS2相和MoN相的复合膜层结构使该润滑层15具有良好的润滑性；该MoN相的存在可提高所述润滑层15的硬度及耐磨性，从而提升所述被覆件10的机械寿命。另外，MoN相还可以提高所述润滑层15的抗氧化性，缓解因WS2相被氧化而导致润滑层15失去润滑性的现象的发生，如此可有效降低被覆件10用于切削铝合金、镁合金时出现的粘刀现象的发生，从而大大提升产品的加工精度。

Claims (9)

1.一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的润滑层，其特征在于：所述润滑层为钨硫钼氮层，其含有WS2相及MoN相。
2.如权利要求1所述的被覆件，其特征在于：所述润滑层的厚度为0.8～1.3μm。
3.如权利要求1所述的被覆件，其特征在于：所述被覆件还包括形成于所述基体与润滑层之间的结合层。
4.如权利要求3所述的被覆件，其特征在于：该结合层为钼金属层，其厚度为200～300nm。
5.如权利要求1所述的被覆件，其特征在于：所述基体的材质为不锈钢、高速钢或模具钢。
6.一种被覆件的制造方法，包括以下步骤：
提供基体；
以WS2靶及Mo靶为靶材，以氮气为反应气体，于基体上磁控溅射润滑层，所述润滑层为钨硫钼氮层，其含有WS2相及MoN相。
7.如权利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于：磁控溅射形成所述润滑层的步骤采用如下方式实现：以氩气为工作气体，设置氩气流量为120～350sccm，设置氮气流量为50～220sccm，，开启已安装于所述镀膜室内的WS2复合靶材及钼靶的电源，设置WS2复合靶材靶的电源功率为100～300W、钼靶的电源功率为100～500W，沉积该润滑层，沉积该润滑层的时间为90～200min。
8.如权利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于：所述被覆件的制造方法还包括于所述基体与润滑层之间磁控溅射形成结合层的步骤。
9.如权利要求8所述的被覆件的制造方法，其特征在于：磁控溅射形成所述结合层的步骤采用如下方式实现：以氩气为工作气体，设置其流量为300～400sccm，于基体上施加-100～-300V的偏压，采用钼靶为靶材，设置其电源功率为2～5kw，镀膜温度为100～200℃，溅射时间为20～40min。
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