CN107267934B - 一种注塑机螺杆表面强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及注塑机螺杆技术领域，具体涉及一种注塑机螺杆表面强化方法，包括如下步骤：步骤1：去除注塑机螺杆表面的氧化层；步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆放到超声波中清洗；步骤3：将清洗后的注塑机螺杆放到真空干燥箱中干燥；步骤4：将干燥后的注塑机螺杆放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜。使用该方法后，可以在注塑机螺杆表面形成不易脱落，且薄膜层的外表面的应力为压应力，而且薄膜层的耐磨性和结合力好的薄膜，从而提高注塑机螺杆的使用寿命。

Description

一种注塑机螺杆表面强化方法
技术领域
本发明涉及注塑机螺杆技术领域，具体涉及一种注塑机螺杆表面强化方法。
背景技术
注塑机螺杆的使用环境极其恶劣，有未熔塑料及外来硬质颗粒的磨粒磨损，还有熔融塑料的粘着磨损。因此，注塑机螺杆的表面强化可以有效增加注塑机螺杆的使用寿命。
在工件上镀制薄膜层是工件表面强化的常用方法之一，现有技术中，一般直接将工件进行镀膜，镀完膜后即完成工件的加工，这样，就会产生以下不足：
1.由于直接将工件进行镀膜，这样，工件镀膜之前的存放过程中，会产生一定的氧化层，相当于工件镀膜是镀制在工件的氧化层上，由于氧化层的硬度低，质地松软，造成薄膜层易脱落的问题。
2.由于镀完膜后即完成工件的加工，由于镀膜过程中的冷热变化，薄膜层的外表面的应力状态复杂，造成薄膜层的耐磨性和结合力下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种注塑机螺杆表面强化方法，使用该方法后，可以在注塑机螺杆表面不易脱落，并且薄膜层的外表面的应力为压应力从而薄膜层的耐磨性和结合力好的薄膜，最终提高注塑机螺杆的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的一种注塑机螺杆表面强化方法，包括如下步骤：
步骤1：去除注塑机螺杆表面的氧化层；
步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆放到超声波中清洗；
步骤3：将清洗后的注塑机螺杆放到真空干燥箱中干燥；
步骤4：将干燥后的注塑机螺杆放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜。
采用上述方法后：由于在镀膜之前去除了注塑机螺杆表面的氧化层，所以在镀膜时，薄膜是在工件的基体上直接生长形成的，由于基体材料硬，质地密实，避免了由于氧化层的存在造成薄膜层易脱落的问题；另外，在镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜后，使用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜，等离子体也称为“超气体”或“电浆体”，是一种中性、高能量、离子化的气体，包含中性原子或分子、带电离子和自由电子这些活性粒子，活性粒子轰击Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜，相当于在Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜上进行等离子体喷丸，从而改变Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的应力状态，使Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的表面具有压应力，从而Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的耐磨性和结合力好，因此，采用上述方法后，Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的整体性能得到提高，从而提高注塑机螺杆的使用寿命。
当然，现有技术中也存在喷丸工艺，然而，现有技术中的喷丸工艺难以应用到薄膜表面，这是因为：现有技术中的喷丸粒径大、喷丸速度快、冲量大，喷丸会在薄膜表面形成较大的冲击，然而，薄膜与基体的结合力是有限的，这样，由于冲击较大，很容易使得薄膜脱落。而本发明采用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜，等离子体中的活性粒子粒径小且均匀，作用在薄膜表面冲量适合，不仅达到改变Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的应力状态的效果，还保证了Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜不被脱落。
所述电弧离子镀膜设备包括腔体，所述腔体上连接有氮气供应系统和氩气供应系统，所述腔体的侧壁上均匀的固定有第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材，第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材与电源连接，所述第一靶材和第三靶材相对设置并且材料均为Ti，所述第二靶材和第四靶材相对设置并且材料均为Al，所述腔体的底部设有用于放置注塑机螺杆的试样台；注塑机螺杆与偏压电源连接。试样台下面连接有伺服电机，以驱动试样台转动；所述Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜由注塑机螺杆表面向外依次包括Ti薄膜层、TiN过渡层、TiN 薄膜层、TiAlN过渡层和TiAlN薄膜层；所述镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜具体包括：
S1)等离子体轰击注塑机螺杆表面；即：开启第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材，氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为 25～30sccm；设置第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为500V～600V，时间为20～30min；该步骤的有益效果在于：一方面，让等离子体中的活性粒子轰击注塑机螺杆表面，使注塑机螺杆表面的污染物例如氧化层，化学污渍残留等脱离表面，最终被电弧离子镀膜设备真空泵吸走，达到清洗注塑机螺杆表面的作用，保证注塑机螺杆表面干净无杂质，为后续镀制 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜做准备；另一方面，可以使得注塑机螺杆表面的应力状态为压应力，在压应力的条件下，可以有效提高薄膜层与基体的结合力，为镀制结合力好的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜做准备。
S2)镀制Ti薄膜层；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材和第三靶材的电流参数为4～6A，第二靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为50V～80V，时间为 30～40min；该步骤的有益效果在于：因为后续还要镀制TiN薄膜层和TiAlN薄膜层，由于TiN薄膜的特性为的硬度高、耐磨性好但是与钢材料基体结合力较弱，若直接在注塑机螺杆表面镀制，就会造成薄膜易脱落问题，因此，镀制Ti薄膜层可以让Ti薄膜层作为TiN薄膜与注塑机螺杆的过渡层，为后续镀制TiN薄膜层和TiAlN薄膜层起到过渡作用，为镀制结合力好的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜作进一步铺垫。
S3)等离子体轰击Ti薄膜层表面；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为500V～600V，时间为10～20min；该步骤的有益效果在于：一方面，让等离子体中的活性粒子轰击Ti薄膜层表面，使得Ti薄膜层表面的结合力差的薄膜组成原子团脱离薄膜层，保证Ti薄膜层的紧密度，为后续镀制TiN薄膜层做准备；另一方面，可以使得Ti薄膜层表面的应力状态为压应力，在压应力的条件下，可以有效提高薄膜层的结合力，为下一步骤镀制结合力好的TiN薄膜层做准备。
S4)镀制TiN过渡层；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材和第三靶材的电流参数为4～6A，第二靶材和第四靶材的电流参数为 0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为50V～80V，打开氮气供应系统，使氮气流量以 5～6sccm/min的速度增加，时间为5～6min；该步骤的有益效果在于：镀制TiN过渡层可以让TiN过渡层作为TiN薄膜与Ti薄膜层的过渡层，为后续镀制TiN薄膜层，为镀制结合力好的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜作铺垫。
S5)镀制TiN薄膜层；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材和第三靶材的电流参数为 4～6A，设置第二靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为 50V～80V，时间为60～80min；负偏压为50V～80V这一参数可以使得在镀制TiN薄膜层的过程中，负偏压将吸引等离子体中的正离子轰击，轰击使得结合力不好的原子团脱离薄膜表面，使镀制出来的薄膜质地密实，达到边镀膜边轰击的效果。该步骤的有益效果在于：TiN薄膜的特性为的硬度高、耐磨性好，在注塑机螺杆工作时，可以作为工作层，提高注塑机螺杆的使用寿命。
S6)等离子体轰击TiN薄膜层；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为500V～600V，时间为10～20min；该步骤的有益效果在于：一方面，让等离子体中的活性粒子轰击TiN薄膜层表面，使 TiN薄膜层表面的结合力差的薄膜组成原子团脱离，保证TiN薄膜层的紧密度，为后续镀制TiAlN薄膜层做准备；另一方面，可以使得TiN薄膜层表面的应力状态为压应力，在压应力的条件下，可以有效提高薄膜层的结合力，为下一步骤镀制结合力好的 TiAlN薄膜层做准备。
S7)镀制TiAlN过渡层；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材和第三靶材的电流参数为 4～6A，将第二靶材和第四靶材的电流设置为以0.5～0.8A/min的速度增加，注塑机螺杆上的负偏压为50V～80V，时间为5～6min；该步骤的有益效果在于：镀制TiAlN过渡层可以让TiAlN过渡层作为TiAlN薄膜层与TiN薄膜的过渡层，为后续镀制TiAlN 薄膜层做准备，为镀制结合力好的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜作铺垫。
S8)镀制TiAlN薄膜层；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材和第三靶材的电流参数为 4～6A，设置第二靶材和第四靶材的电流参数为3～4A，注塑机螺杆上的负偏压为 50V～80V，时间为60～80min。该步骤的有益效果在于：TiAlN薄膜具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小等优点，在注塑机螺杆工作时，可以作为最外层的工作层，可以有效提高注塑机螺杆的使用寿命。
上述镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的过程，每一步骤都为后续的步骤做铺垫，每一步之间都是紧密相扣的，每一步骤虽然看上去是分离的，但作为在整体镀膜过程是密不可分的。可以说，缺少其中一步，都将降低镀制出来的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜性能，在通过上述各个步骤后，镀制得到结合力好、密实度高、耐磨性好的 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜，该Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜应用于注塑机螺杆工作时，代替注塑机螺杆表面工作，可以有效保护注塑机螺杆，可以有效提高注塑机螺杆的使用寿命。
优选的，所述使用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜是指，在步骤S8之后，设置氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆上的负偏压为500V～600V，时间为15～20min。这样，可以在一个设备中完成镀制 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜和使用等离子体轰击注塑机螺杆表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的工序，提高生产效率。
优选的，所述Ti薄膜层的厚度为0.1～0.2μm，所述TiN过渡层的厚度为0.2～0.3μm，所述 TiN薄膜层的厚度为2～2.5μm，所述TiAlN过渡层的厚度为0.2～0.3μm，所述TiAlN薄膜层的厚度为2.5～3μm。在这个范围内，Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的性能优秀。
作为最佳选择，所述Ti薄膜层的厚度为0.13μm，所述TiN过渡层的厚度为0.25μm，所述TiN薄膜层的厚度为2.2μm，所述TiAlN过渡层的厚度为0.2μm，所述TiAlN薄膜层的厚度为2.8μm。这样，Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的性能最优。
优选的，所述注塑机螺杆位于腔体的中心上并且竖直放置，在步骤S1～S8的过程中，所述注塑机螺杆以4转/分的速度转动。这样，可以保证注塑机螺杆上镀制的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜的均匀性。
附图说明
图1是本发明一种注塑机螺杆表面强化方法的流程图。
图2是本发明一种注塑机螺杆表面强化方法中的电弧离子镀膜设备的结构示意图。
图3是本发明一种注塑机螺杆表面强化方法中的电弧离子镀膜设备的截面示意图。
图4是本发明一种注塑机螺杆表面强化方法中的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜截面示意图。
其中：
1、第一靶材；2、第二靶材；3、第三靶材；4、第四靶材；5、注塑机螺杆；6、腔体；7、试样台；8、Ti薄膜层；9、TiN过渡层；10、TiN薄膜层；11、TiAlN过渡层；12、TiAlN薄膜层；13、氩气供应系统；14、伺服电机；15、氮气供应系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细地说明。
下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开内容更详尽和完整，并且向本领域的技术人员完整传达其包括的范围。也应注意这些实施例不相互排斥。来自一个实施例的组件、步骤或元素可假设成在另一实施例中可存在或使用。在不脱离本公开的实施例的范围的情况下，可以用多种多样的备选和/或等同实现方式替代所示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文论述的实施例的任何修改或变型。对于本领域的技术人员而言明显可以仅使用所描述的方面中的一些方面来实践备选实施例。本文出于说明的目的，在实施例中描述了特定的数字、材料和配置，然而，领域的技术人员在没有这些特定细节的情况下，也可以实践备选的实施例。在其它情况下，可能省略或简化了众所周知的特征，以便不使说明性的实施例难于理解。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4：
在一个实施例中，一种注塑机螺杆表面强化方法，包括如下步骤：
步骤1：去除注塑机螺杆5表面的氧化层；
步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆5放到超声波中清洗；
步骤3：将清洗后的注塑机螺杆5放到真空干燥箱中干燥；
步骤4：将干燥后的注塑机螺杆5放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜。
所述电弧离子镀膜设备包括腔体6，所述腔体6上连接有氮气供应系统15和氩气供应系统13，所述腔体6的侧壁上均匀的固定有第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，所述第一靶材1和第三靶材3相对设置并且材料均为Ti，所述第二靶材2和第四靶材4相对设置并且材料均为Al，所述腔体6的底部设有用于放置注塑机螺杆5的试样台7；试样台7 下面连接有伺服电机14；所述Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜由注塑机螺杆5表面向外依次包括Ti薄膜层8、TiN过渡层9、TiN薄膜层10、TiAlN过渡层11和TiAlN薄膜层12；所述镀制 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜具体包括：
S1)等离子体轰击注塑机螺杆5表面；即：开启第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为 25sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为500V，时间为20min；
S2)镀制Ti薄膜层8；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为4A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为50V，时间为30min；
S3)等离子体轰击Ti薄膜层8表面；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为500V，时间为10min；
S4)镀制TiN过渡层9；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为4A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为50V，打开氮气供应系统15，使氮气流量以5sccm/min 的速度增加，时间为5min；
S5)镀制TiN薄膜层10；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为25sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为4A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为50V，时间为60min；
S6)等离子体轰击TiN薄膜层10；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5上的负偏压为500V，时间为10min；
S7)镀制TiAlN过渡层11；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为25sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为4A，将第二靶材2和第四靶材4的电流设置为以0.5A/min的速度增加，注塑机螺杆5上的负偏压为50V，时间为5min；
S8)镀制TiAlN薄膜层12；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为25sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为4A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为3～4A，注塑机螺杆5上的负偏压为50V，时间为60min。
所述使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜是指，在步骤S8之后，设置氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为25sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.3A，注塑机螺杆5 上的负偏压为500V，时间为15min。
上述方法得到：所述Ti薄膜层8的厚度为0.1μm，所述TiN过渡层9的厚度为0.2μm，所述TiN薄膜层10的厚度为2μm，所述TiAlN过渡层11的厚度为0.2μm，所述TiAlN薄膜层12的厚度为2.5μm。
所述注塑机螺杆5位于腔体6的中心上并且竖直放置，在步骤S1～S8的过程中，所述注塑机螺杆5以4转/分的速度转动。
在另一个实施例中，一种注塑机螺杆表面强化方法，包括如下步骤：
步骤1：去除注塑机螺杆5表面的氧化层；
步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆5放到超声波中清洗；
步骤3：将清洗后的注塑机螺杆5放到真空干燥箱中干燥；
步骤4：将干燥后的注塑机螺杆5放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜。
所述电弧离子镀膜设备包括腔体6，所述腔体6上连接有氮气供应系统15和氩气供应系统13，所述腔体6的侧壁上均匀的固定有第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，所述第一靶材1和第三靶材3相对设置并且材料均为Ti，所述第二靶材2和第四靶材4相对设置并且材料均为Al，所述腔体6的底部设有用于放置注塑机螺杆5的试样台7；所述 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜由注塑机螺杆5表面向外依次包括Ti薄膜层8、TiN过渡层9、TiN 薄膜层10、TiAlN过渡层11和TiAlN薄膜层12；所述镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜具体包括：
S1)等离子体轰击注塑机螺杆5表面；即：开启第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为 30sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为600V，时间为30min；
S2)镀制Ti薄膜层8；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为6A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为80V，时间为40min；
S3)等离子体轰击Ti薄膜层8表面；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为600V，时间为20min；
S4)镀制TiN过渡层9；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为6A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为80V，打开氮气供应系统15，使氮气流量以6sccm/min 的速度增加，时间为6min；
S5)镀制TiN薄膜层10；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为30sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为6A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为80V，时间为80min；
S6)等离子体轰击TiN薄膜层10；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为600V，时间为20min；
S7)镀制TiAlN过渡层11；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为30sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为6A，将第二靶材2和第四靶材4的电流设置为以0.8A/min的速度增加，注塑机螺杆5上的负偏压为80V，时间为6min；
S8)镀制TiAlN薄膜层12；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为30sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为6A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为4A，注塑机螺杆5上的负偏压为80V，时间为80min。
所述使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜是指，在步骤 S8之后，设置氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为30sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.5A，注塑机螺杆5 上的负偏压为600V，时间为20min。
该实施例中，得到：所述Ti薄膜层8的厚度为0.2μm，所述TiN过渡层9的厚度为0.3μm，所述TiN薄膜层10的厚度为2.5μm，所述TiAlN过渡层11的厚度为0.3μm，所述TiAlN薄膜层12的厚度为3μm。
所述注塑机螺杆5位于腔体6的中心上并且竖直放置，在步骤S1～S8的过程中，所述注塑机螺杆5以4转/分的速度转动。
在另外一个实施例中：一种注塑机螺杆表面强化方法，包括如下步骤：
步骤1：去除注塑机螺杆5表面的氧化层；
步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆5放到超声波中清洗；
步骤3：将清洗后的注塑机螺杆5放到真空干燥箱中干燥；
步骤4：将干燥后的注塑机螺杆5放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜。
所述电弧离子镀膜设备包括腔体6，所述腔体6上连接有氮气供应系统15和氩气供应系统13，所述腔体6的侧壁上均匀的固定有第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，所述第一靶材1和第三靶材3相对设置并且材料均为Ti，所述第二靶材2和第四靶材4相对设置并且材料均为Al，所述腔体6的底部设有用于放置注塑机螺杆5的试样台7；所述 Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜由注塑机螺杆5表面向外依次包括Ti薄膜层8、TiN过渡层9、TiN 薄膜层10、TiAlN过渡层11和TiAlN薄膜层12；所述镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜具体包括：
S1)等离子体轰击注塑机螺杆5表面；即：开启第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4，氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为550V，时间为26min；
S2)镀制Ti薄膜层8；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为5A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为60V，时间为35min；
S3)等离子体轰击Ti薄膜层8表面；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为550V，时间为15min；
S4)镀制TiN过渡层9；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为5A，第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为60V，打开氮气供应系统15，使氮气流量以5.5sccm/min 的速度增加，时间为5.5min；
S5)镀制TiN薄膜层10；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为28sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为5A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为60V，时间为70min；
S6)等离子体轰击TiN薄膜层10；即：氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.4A，注塑机螺杆5上的负偏压为550V，时间为15min；
S7)镀制TiAlN过渡层11；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为28sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为5A，将第二靶材2和第四靶材4的电流设置为以0.6A/min的速度增加，注塑机螺杆5上的负偏压为60V，时间为5.5min；
S8)镀制TiAlN薄膜层12；即：氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm，氮气供应系统15供应氮气的流量为28sccm，设置第一靶材1和第三靶材3的电流参数为5A，设置第二靶材2和第四靶材4的电流参数为3.5A，注塑机螺杆5上的负偏压为60V，时间为70min。
所述使用等离子体轰击注塑机螺杆5表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜是指，在步骤 S8之后，设置氮气供应系统15处于关闭状态，氩气供应系统13供应氩气的流量为28sccm；设置第一靶材1、第二靶材2、第三靶材3和第四靶材4的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆 5上的负偏压为550V，时间为18min。
在此实施例中，得到：所述Ti薄膜层8的厚度为0.13μm，所述TiN过渡层9的厚度为0.25μm，所述TiN薄膜层10的厚度为2.2μm，所述TiAlN过渡层11的厚度为0.2μm，所述 TiAlN薄膜层12的厚度为2.8μm。
所述注塑机螺杆5位于腔体6的中心上并且竖直放置，在步骤S1～S8的过程中，所述注塑机螺杆5以4转/分的速度转动。
以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种注塑机螺杆表面强化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：去除注塑机螺杆(5)表面的氧化层；
步骤2：在步骤1之后，将注塑机螺杆(5)放到超声波中清洗；
步骤3：将清洗后的注塑机螺杆(5)放到真空干燥箱中干燥；
步骤4：将干燥后的注塑机螺杆(5)放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
步骤5：在步骤4之后，使用等离子体轰击注塑机螺杆(5)表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜；
所述电弧离子镀膜设备包括腔体(6)，所述腔体(6)上连接有氮气供应系统和氩气供应系统，所述腔体(6)的侧壁上均匀的固定有第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)，所述第一靶材(1)和第三靶材(3)相对设置并且材料均为Ti，所述第二靶材(2)和第四靶材(4)相对设置并且材料均为Al，所述腔体(6)的底部设有用于放置注塑机螺杆(5)的试样台(7)；所述Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜由注塑机螺杆(5)表面向外依次包括Ti薄膜层(8)、TiN过渡层(9)、TiN薄膜层(10)、TiAlN过渡层(11)和TiAlN薄膜层(12)；所述镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜具体包括：
S1)等离子体轰击注塑机螺杆(5)表面；即：开启第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)，氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为500V～600V，时间为20～30min；
S2)镀制Ti薄膜层(8)；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)和第三靶材(3)的电流参数为4～6A，第二靶材(2)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为50V～80V，时间为30～40min；
S3)等离子体轰击Ti薄膜层(8)表面；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为500V～600V，时间为10～20min；
S4)镀制TiN过渡层(9)；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)和第三靶材(3)的电流参数为4～6A，第二靶材(2)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为50V～80V，打开氮气供应系统，使氮气流量以5～6sccm/min的速度增加，时间为5～6min；
S5)镀制TiN薄膜层(10)；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材(1)和第三靶材(3)的电流参数为4～6A，设置第二靶材(2)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为50V～80V，时间为60～80min；
S6)等离子体轰击TiN薄膜层(10)；即：氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为500V～600V，时间为10～20min；
S7)镀制TiAlN过渡层(11)；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材(1)和第三靶材(3)的电流参数为4～6A，将第二靶材(2)和第四靶材(4)的电流设置为以0.5～0.8A/min的速度增加，注塑机螺杆(5)上的负偏压为50V～80V，时间为5～6min；
S8)镀制TiAlN薄膜层(12)；即：氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm，氮气供应系统供应氮气的流量为25～30sccm，设置第一靶材(1)和第三靶材(3)的电流参数为4～6A，设置第二靶材(2)和第四靶材(4)的电流参数为3～4A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为50V～80V，时间为60～80min。
2.按照权利要求1所述的一种注塑机螺杆表面强化方法，其特征在于，所述使用等离子体轰击注塑机螺杆(5)表面上的Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜是指，在步骤S8之后，设置氮气供应系统处于关闭状态，氩气供应系统供应氩气的流量为25～30sccm；设置第一靶材(1)、第二靶材(2)、第三靶材(3)和第四靶材(4)的电流参数为0.3～0.5A，注塑机螺杆(5)上的负偏压为500V～600V，时间为15～20min。
3.按照权利要求1所述的一种注塑机螺杆表面强化方法，其特征在于，所述Ti薄膜层(8)的厚度为0.1～0.2μm，所述TiN过渡层(9)的厚度为0.2～0.3μm，所述TiN薄膜层(10)的厚度为2～2.5μm，所述TiAlN过渡层(11)的厚度为0.2～0.3μm，所述TiAlN薄膜层(12)的厚度为2.5～3μm。
4.按照权利要求3所述的一种注塑机螺杆表面强化方法，其特征在于，所述Ti薄膜层(8)的厚度为0.13μm，所述TiN过渡层(9)的厚度为0.25μm，所述TiN薄膜层(10)的厚度为2.2μm，所述TiAlN过渡层(11)的厚度为0.2μm，所述TiAlN薄膜层(12)的厚度为2.8μm。
5.按照权利要求1所述的一种注塑机螺杆表面强化方法，其特征在于，所述注塑机螺杆(5)位于腔体(6)的中心上并且竖直放置，在步骤S1～S8的过程中，所述注塑机螺杆(5)以4转/分的速度转动。
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