CN113930742A - 一种橡胶模具的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种橡胶模具的表面处理方法，所述橡胶模具的表面处理方法包括以下步骤：在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层；其中，形成所述过渡材料膜层的过渡材料包括钨、硅和钼中的至少一种。本发明以类金刚石膜层为基础，通过在橡胶模具基材与类金刚石膜层之间添加过渡材料膜层，在有效改善橡胶模具的磨损、黏胶、易腐蚀、难脱模等问题的基础上，显著提高了膜‑基之间的结合强度，制备出符合橡胶模具使用需求的复合膜层。

Description

一种橡胶模具的表面处理方法
技术领域
本发明涉及模具表面处理技术领域，具体涉及一种橡胶模具的表面处理方法。
背景技术
橡胶模具产品的硫化成型主要利用的是高精密模具，贴片模具生产制备贴片是其最典型的应用，模具表面性能直接主导着贴片产品的服役质量。但贴片模具在实际的生产过程中，由于处于高压、高温和摩擦等不良的复合环境下，极易产生由配合剂、橡胶和脱模剂等引起的综合污染，模具污染会引发严重的黏胶、磨损、腐蚀和脱模难等问题，严重制约了贴片模具的服役性能。
为了改善黏胶、易腐蚀和难脱模的难题，通常模具厂家在模具内表面涂覆摩擦系数小、表面能低的膜层，以解决上述问题，例如，常用的膜层有TiN、TiCN、CrN、TiAlN、AlCrN、Teflon、DLC(a-C:H)等等。其中，TiN、TiCN、CrN、TiAlN、AlCrN为传统的硬质膜层，硬度高，具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性，工艺比较成熟、应用比较广泛；但其摩擦系数大，与基体的结合强度差，膜层在使用过程中容易脱落，影响其使用性能，在高温时易被氧化，抗磨损性能下降，且膜层具有较高的脆性，不耐冲击。Teflon膜层具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，能有效缓解贴片模具的黏胶、腐蚀；然而Teflon膜层硬度很低、耐磨性极差，容易因划痕、磨损等破坏表面光洁度而失效，因此Teflon膜层需要定期重新喷涂，同时Teflon膜层清洗过程复杂，降低了贴片的生产效率，增加了生产成本。类金刚石膜层(Diamond-like Carbon，DLC)，是一种同时兼具金刚石结构和石墨结构的非晶碳膜高性能材料，碳原子主要以SP2和SP3键结合，具备优异的力学性能与摩擦学性能，能够显著改善橡胶模具的磨损、黏连、腐蚀、难脱模问题；但DLC膜层与基体的物理性能不匹配导致膜-基结合强度较差，边缘部分由于内应力的挤压容易发生龟裂脱落，限制了膜层的应用范围。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种橡胶模具的表面处理方法，旨在提高膜层与橡胶模具基材之间的结合强度。
为实现上述目的，本发明提出一种橡胶模具的表面处理方法，包括以下步骤：
在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层；
其中，形成所述过渡材料膜层的过渡材料包括钨、硅和钼中的至少一种。
可选地，所述橡胶模具的材质为35号钢；和/或，
所述过渡材料为钨。
可选地，所述过渡材料膜层通过磁控溅射法沉积形成，所述类金刚石膜层通过等离子体化学气相沉积形成。
可选地，所述过渡材料膜层的厚度为1.0～1.7μm。
可选地，所述类金刚石膜层的厚度为3～5μm。
可选地，在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层的步骤，包括：
将橡胶模具装炉后，调节真空度至1×10-3～5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.26～0.5Pa，然后开启离子源，在-600～-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面；
在完成所述离子轰击清洗后，在-600～-800V高偏压条件下，在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层。
可选地，形成所述过渡材料膜层的过渡材料为钨；
在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层的步骤，包括：
向配有钨靶的磁控溅射源通入55～60sccm的氩气，利用氩离子溅射钨靶，制备钨过渡层，以形成所述过渡材料膜层；
向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子并沉积形成类金刚石薄膜，以形成所述类金刚石膜层。
可选地，向配有钨靶的磁控溅射源通入55～60sccm的氩气，利用氩离子溅射钨靶，制备钨过渡层，以形成所述过渡材料膜层的步骤中：
在制备所述钨过渡层的过程中，功率设置为1.4～2.1kW，电流设置为4～6A。
可选地，向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子并沉积形成类金刚石薄膜，以形成所述类金刚石膜层的步骤中：
在沉积形成所述类金刚石薄膜的过程中，衬底负脉冲偏压设置为-100～-120V。
可选地，在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层的步骤之前，还包括：
将橡胶模具使用金属清洗剂超声波清洗除油后，用水砂纸打磨，然后抛光处理，得预清洗后的橡胶模具；
将所述预清洗后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，然后烘干后使用无水乙醇超声波清洗，再次烘干后置于真空室内。
本发明提供的技术方案中，以类金刚石膜层为基础，通过在橡胶模具基材与类金刚石膜层之间添加过渡材料膜层，且形成所述过渡材料膜层的过渡材料为钨、硅和钼中的至少一种，如此形成模具基材-过渡材料-类金刚石膜层的复合结构膜，在有效改善橡胶模具的磨损、黏胶、易腐蚀、难脱模等问题的基础上，显著提高了膜-基之间的结合强度，制备出符合橡胶模具使用需求的复合膜层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的橡胶模具的表面处理方法的一实施例中所采用的镀膜设备的结构示意图；
图2为本发明提供的橡胶模具的表面处理方法的一实施例中制备形成的W-DLC复合膜的结构图；
图3(a)为实施例中制备的W-DLC复合膜的涂层结合力等级测试图；
图3(b)为对比例中纯DLC膜层的涂层结合力等级测试图；
图4为实施例中制备的W-DLC复合膜经过不同温度加热后的X射线衍射图谱；
图5为采用实施例中处理后的橡胶模具制备贴片产品时的结构示意图；
图6(a)为橡胶模具镀膜前所制得的贴片产品的表面质量图；
图6(b)为橡胶模具镀膜后所制得的贴片产品的表面质量图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了改善黏胶、易腐蚀和难脱模的难题，通常模具厂家在模具内表面涂覆摩擦系数小、表面能低的膜层，以解决上述问题。目前，常用膜层的种类及使用性能对比如下表1所示(表1中，★表示有条件适配，★★表示良好适配，★★★表示最佳适配)。
表1 常用膜层的种类及使用性能对比
Figure BDA0003314094180000041
Figure BDA0003314094180000051
从表1中的数据可以看出，TiN、TiCN、CrN、TiAlN、AlCrN为传统的硬质膜层，硬度高，具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性，工艺比较成熟、应用比较广泛；但其摩擦系数大，与基体的结合强度差，膜层在使用过程中容易脱落，影响其使用性能，在高温时易被氧化，抗磨损性能下降，且膜层具有较高的脆性，不耐冲击。Teflon膜层具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，能有效缓解贴片模具的黏胶、腐蚀；然而Teflon膜层硬度很低、耐磨性极差，容易因划痕、磨损等破坏表面光洁度而失效，因此Teflon膜层需要定期重新喷涂，同时Teflon膜层清洗过程复杂，降低了贴片的生产效率，增加了生产成本。类金刚石膜层(Diamond-likeCarbon，DLC)，是一种同时兼具金刚石结构和石墨结构的非晶碳膜高性能材料，碳原子主要以SP2和SP3键结合，具备优异的力学性能与摩擦学性能，能够显著改善橡胶模具的磨损、黏连、腐蚀、难脱模问题；但DLC膜层与基体的物理性能不匹配导致膜-基结合强度较差，边缘部分由于内应力的挤压容易发生龟裂脱落，限制了膜层的应用范围。
基于上述问题，为提高膜层与橡胶模具基材之间的结合强度，本发明提出一种橡胶模具的表面处理方法，通过在模具基材与类金刚石膜层之间添加一过渡材料膜层，提高膜层与基材之间的结合强度。具体地，在本发明提供的橡胶模具的表面处理方法的一实施例中，所述橡胶模具的表面处理方法包括以下步骤：
步骤S200、在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层；其中，形成所述过渡材料膜层的过渡材料包括钨、硅和钼中的至少一种。
本发明提供的技术方案中，以类金刚石膜层为基础，通过在橡胶模具基材与类金刚石膜层之间添加过渡材料膜层，且形成所述过渡材料膜层的过渡材料为钨、硅和钼中的至少一种，如此形成模具基材-过渡材料-类金刚石膜层的复合结构膜，在有效改善橡胶模具的磨损、黏胶、易腐蚀、难脱模等问题的基础上，显著提高了膜-基之间的结合强度，制备出符合橡胶模具使用需求的复合膜层。
在本发明的具体实施例中，所述过渡材料包括钨、硅和钼中的至少一种，均可以实现提高基-膜结合力的作用；也即，所述过渡材料膜层可以是由钨、硅、钼中的任意一种材料所形成，也可以是由钨、硅、钼中的两种或三种材料所形成，当所述过渡材料膜层由两种或三种材料所形成时，既可以是单一膜层，也可以是复合膜层，均属于本发明的保护范围。在本发明的优选实施例中，所述过渡材料为金属钨，其起到缓解基材与类金刚石膜层的物理性能不匹配和热膨胀系数差异的作用，提高基-膜结合强度的效果更佳。
本发明提供的橡胶模具的表面处理方法适用于任何用于生产橡胶制品的模具，尤其适用于生产制备贴片的贴片模具，而所述橡胶模具的材质不作限定，通常为钢材。更具体地，在本发明提供的一些实施例中，所述橡胶模具的材质为35号钢，具有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好。
经过本发明提供的方法处理后的橡胶模具表面所形成的复合膜层(以过渡材料为钨为例)的结构经扫描电镜检测，发现在所述橡胶模具基材表面依次设置钨过渡层和类金刚石膜层之后，所述钨过渡层和所述类金刚石膜层之间的交界处还形成有WxCy膜层，具体结构如图2所示。图2中，自下至上依次为基材、过渡材料膜层(W)、WxCy层和类金刚石膜层(DLC)。也即，本发明实施例中以钨为过渡材料制备所述过渡材料膜层时，最终制备得到的复合膜层结构实际上为W-WxCy-DLC复合膜，通过W-WxCy-DLC复合膜的形成，提高基-膜之间的结合强度。
进一步地，在本发明实施例中，所述过渡材料膜层、WxCy膜层以及所述类金刚石膜层的具体厚度不做限定，综合考虑工艺成本、对所述橡胶模具的的磨损、黏胶、易腐蚀、难脱模等问题的改善效果以及对膜-基结合强度的提升等多种因素，所述过渡材料膜层的厚度优选为1.0～1.7μm，并进一步优选为1.7μm，对橡胶模具的改善效果以及对膜-基-结合强度的提升效果达到最佳；所述WxCy膜层的厚度优选为0.3～0.5μm，并进一步优选为0.4μm；所述类金刚石膜层的厚度优选为3～5μm，并进一步优选为4μm，对橡胶模具的改善效果以及对膜-基-结合强度的提升效果达到最佳。
更进一步地，在本发明的实施例中，所述橡胶模具的表面处理方法主要包括模具清洗以及膜层沉积两个工艺过程，也即，在步骤S200之前，还包括对所述橡胶模具进行清洗的步骤，清洗步骤具体包括：
步骤S101、将橡胶模具使用金属清洗剂超声波清洗除油后，用水砂纸打磨，然后抛光处理，得预清洗后的橡胶模具；
步骤S102、将所述预清洗后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，然后烘干后使用无水乙醇超声波清洗，再次烘干后置于真空室内。
首先，将橡胶模具使用金属清洗剂超声波清洗除油，再用水砂纸打磨，然后进行抛光处理，完成橡胶模具的预清洗处理；然后，再将经过所述预清洗处理后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，清洗完毕后烘干，再使用无水乙醇超声波清洗10～15min，清洗完毕后再次烘干，烘干完毕后放入真空室中备用，即完成橡胶模具的清洗工艺。
在完成所述橡胶模具的清洗工艺之后，即可在所述橡胶模具表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层，以形成复合膜层。其中，所述过渡材料膜层和所述类金刚石膜层的具体设置方式均不做限定，例如可以采用磁控溅射法、等离子体化学气相沉积等等方式，在本发明的具体实施例中，优选为所述过渡材料膜层通过磁控溅射法沉积形成，所述类金刚石膜层通过等离子体化学气相沉积形成。以下将以所述过渡材料膜层通过磁控溅射法沉积形成，所述类金刚石膜层通过等离子体化学气相沉积形成为例，对所述橡胶模具的表面处理方法进行进一步的详细说明。具体地，步骤S200包括：
步骤S201、将橡胶模具装炉后，调节真空度至1×10-3～5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.26～0.5Pa，然后开启离子源，在-600～-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面；
步骤S202、在完成所述离子轰击清洗后，在-600～-800V高偏压条件下，在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层。
首先，将清洗完毕后的橡胶模具装炉，待本底真空度抽至1×10-3～5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.26～0.5Pa，然后开启离子源，在-600～-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面20min，清除表面污染物；然后，在离子清洗完成后继续保持-600～-800V高偏压，在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层，即在所述橡胶模具内表面制备形成过渡材料-类金刚石复合膜，完成所述橡胶模具的表面处理。
进一步地，本发明实施例中所采用的镀膜设备如图1所示，以形成所述过渡材料膜层的过渡材料为钨为例，结合图1，对采用磁控溅射法沉积形成所述过渡材料膜层、采用等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层的具体工艺过程进行进一步的详细说明。具体地，步骤S202包括：
步骤S202a、向配有钨靶的磁控溅射源通入55～60sccm的氩气，利用氩离子溅射钨靶，制备钨过渡层，以形成所述过渡材料膜层；
步骤S202b、向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子并沉积形成类金刚石薄膜，以形成所述类金刚石膜层。
先在所述橡胶模具的内表面沉积所述过渡材料膜层，具体方式为：向配有钨靶(纯度99.9％)的磁控溅射源通入55～60sccm(标准毫升/分钟)的氩气，利用氩离子溅射钨靶，在所述橡胶模具的内表面制备钨过渡层，待所述钨过渡层沉积完毕后，即完成所述过渡材料膜层的制备。其中，在制备所述钨过渡层的过程中，功率设置为1.4～2.1kW，电流设置为4～6A。
然后，在所述过渡材料膜层的表面沉积所述类金刚石膜层，具体方式为：待所述钨过渡层沉积完毕后，继续向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子，在所述过渡材料膜层的表面沉积形成类金刚石薄膜，待所述类金刚石薄膜沉积完毕后，即完成所述类金刚石膜层的制备，所述橡胶模具的内表面形成有过渡材料-类金刚石复合膜(具体为W-WxCy-DLC复合膜)。其中，在沉积形成所述类金刚石薄膜的过程中，衬底负脉冲偏压设置为-100～-120V。可以理解的是，当所述过渡材料为硅或者钼时，同样可以采用磁控溅射法沉积制备所述过渡材料膜层，对应调整步骤S202a中的具体工艺步骤和参数即可，在此不做赘述。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将橡胶模具(模具基材为35号钢)使用金属清洗剂超声波清洗除油，再用水砂纸打磨，然后进行抛光处理，然后再将抛光后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，清洗完毕后烘干，再使用无水乙醇超声波清洗12min，清洗完毕后再次烘干，烘干完毕后放入真空室中，备用；
(2)将步骤(1)中处理后的橡胶模具装入如图1所示的沉积设备中，待本底真空度抽至5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.5Pa，然后开启离子源，在-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面20min，清除表面污染物；
(3)在步骤(2)中的离子清洗完成后，继续保持-800V高偏压，先向配有钨靶(纯度99.9％)的磁控溅射源通入55sccm(标准毫升/分钟)的氩气，利用氩离子溅射钨靶，在橡胶模具的内表面制备膜层厚度为1.7μm的钨过渡层，此阶段功率设置为1.6kW，电流设定为4A，待钨过渡层沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成钨过渡材料膜层；然后，继续向离子束源通入40sccm的C2H2，产生碳氢离子，在钨过渡层的表面沉积形成膜层厚度为4μm的类金刚石薄膜，在此沉积过程中，衬底负脉冲偏压控制在-120V，待类金刚石薄膜沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成W-WxCy-DLC复合膜层(WxCy膜层的厚度为0.4μm)，即完成橡胶模具基材的表面处理。
实施例2
(1)将橡胶模具(模具基材为35号钢)使用金属清洗剂超声波清洗除油，再用水砂纸打磨，然后进行抛光处理，然后再将抛光后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，清洗完毕后烘干，再使用无水乙醇超声波清洗10min，清洗完毕后再次烘干，烘干完毕后放入真空室中，备用；
(2)将步骤(1)中处理后的橡胶模具装入如图1所示的沉积设备中，待本底真空度抽至1×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.26Pa，然后开启离子源，在-600V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面20min，清除表面污染物；
(3)在步骤(2)中的离子清洗完成后，继续保持-600V高偏压，先向配有钨靶(纯度99.9％)的磁控溅射源通入57sccm(标准毫升/分钟)的氩气，利用氩离子溅射钨靶，在橡胶模具的内表面制备膜层厚度为1.5μm的钨过渡层，此阶段功率设置为1.4kW，电流设定为5A，待钨过渡层沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成钨过渡材料膜层；然后，继续向离子束源通入45sccm的C2H2，产生碳氢离子，在钨过渡层的表面沉积形成膜层厚度为3μm的类金刚石薄膜，在此沉积过程中，衬底负脉冲偏压控制在-100V，待类金刚石薄膜沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成W-WxCy-DLC复合膜层(WxCy膜层的厚度为0.3μm)，即完成橡胶模具基材的表面处理。
实施例3
(1)将橡胶模具(模具基材为35号钢)使用金属清洗剂超声波清洗除油，再用水砂纸打磨，然后进行抛光处理，然后再将抛光后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，清洗完毕后烘干，再使用无水乙醇超声波清洗15min，清洗完毕后再次烘干，烘干完毕后放入真空室中，备用；
(2)将步骤(1)中处理后的橡胶模具装入如图1所示的沉积设备中，待本底真空度抽至3×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.4Pa，然后开启离子源，在-700V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面20min，清除表面污染物；
(3)在步骤(2)中的离子清洗完成后，继续保持-700V高偏压，先向配有钨靶(纯度99.9％)的磁控溅射源通入60sccm(标准毫升/分钟)的氩气，利用氩离子溅射钨靶，在橡胶模具的内表面制备膜层厚度为1.0μm的钨过渡层，此阶段功率设置为2.1kW，电流设定为6A，待钨过渡层沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成钨过渡材料膜层；然后，继续向离子束源通入50sccm的C2H2，产生碳氢离子，在钨过渡层的表面沉积形成膜层厚度为5μm的类金刚石薄膜，在此沉积过程中，衬底负脉冲偏压控制在-110V，待类金刚石薄膜沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成W-WxCy-DLC复合膜层(WxCy膜层的厚度为0.5μm)，即完成橡胶模具基材的表面处理。
对比例1
(1)将橡胶模具(模具基材为35号钢)使用金属清洗剂超声波清洗除油，再用水砂纸打磨，然后进行抛光处理，然后再将抛光后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，清洗完毕后烘干，再使用无水乙醇超声波清洗10～15min，清洗完毕后再次烘干，烘干完毕后放入真空室中，备用；
(2)将步骤(1)中处理后的橡胶模具装入如图1所示的沉积设备中，待本底真空度抽至5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.5Pa，然后开启离子源，在-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面20min，清除表面污染物；
(3)在步骤(2)中的离子清洗完成后，继续保持-800V高偏压，向离子束源通入40sccm的C2H2，产生碳氢离子，在橡胶模具基材表面沉积形成膜层厚度为4μm的类金刚石薄膜，在此沉积过程中，衬底负脉冲偏压控制在-120V，待类金刚石薄膜沉积完毕后，在橡胶模具表面制备形成纯DLC膜层，完成橡胶模具基材的表面处理。
分别对实施例以及对比例1中处理后的橡胶模具进行相关性能测试(需要说明的是，实施例1至3中处理后的橡胶模具的各项性能测试结果基本一致，因此以下仅以实施例1和对比例进行比较)，测试项目及结果如下：
1、实施例1和对比例处理后的橡胶模具表面膜层的膜-基结合力
膜-基结合力的测试结果如图3(a)和图3(b)所示，其中，图3(a)和图3(b)分别为对比例1中纯DLC薄膜和本发明实施例中W-DLC复合膜的膜-基结合强度测试结果图。图3(a)中，纯DLC膜层压痕便于不仅存在一圈环状的裂纹，还伴随有大片膜层的脱落，与压痕等级标准对比后说明纯DLC的膜-基结合力等级为HF5；图3(b)中，W-DLC复合膜层的压痕边缘仅存在一圈环状的裂纹，无大面积的膜层剥落，与压痕等级标准对比后说明W-DLC复合膜的膜-基结合力等级为HF2，其膜-基结合强度由于纯DLC膜层。说明本发明实施例中通过在橡胶模具基材与DLC膜层之间加入钨过渡材料膜层，制备出W-DLC复合膜，显著提高了膜-基之间的结合强度。
2、实施例1中W-DLC复合膜的耐热性能
图4为实施例中W-DLC复合膜层经过不同温度加热后的X射线衍射图谱。从图4中可以看出，在300℃以内，复合膜的相结构变化不大，未出现明显的衍射峰，结构稳定，复合膜呈典型的非晶结构；当温度在400～500℃时，复合膜已经完全晶化形成了WO3相；当温度达到400℃后，复合膜中的C大部分已经挥发，复合膜主要是由W和O反应形成WO3。而橡胶模具在生产贴片的过程中，硫化温度一般为135±5℃，所以本发明实施例中制备的W-DLC复合膜能够满足使用条件。
3、实施例1中处理后的橡胶模具的生产性能
将制备完W-DLC复合膜的橡胶模具(上模具和下模具的内表面均制备有W-DLC复合膜)安装在平板硫化机上进行生产，结构如图5所示。图5中，自上至下依次为上模(上模的内表面朝下依次为35号钢基体、W过渡层、WxCy层和DLC层)、硫化成型样品、下模(下模的内表面朝上依次为35号钢基体、W过渡层、WxCy层和DLC层)。
相比于未进行镀膜的模具，镀膜后贴片产品不与模具产生黏连，脱模容易；去除了在模具表面涂抹甲基硅油防止粘附的工序，提高了生产效率；贴片产品表面质量如图6(a)和图6(b)所示，分别为镀膜前和镀膜后所生产的贴片产品的表面质量观测图，图6(a)中，贴片产品表面出现明显的气泡、孔洞、粘附(如图6(a)中虚线区域所示)，而图6(b)中的贴片产品基本没有出现气泡、孔洞、粘附等缺陷，表面质量显著提高。说明本发明实施例中在橡胶模具表面制备的W-DLC复合膜，可以有效改善精密橡胶模具加工制备贴片出现的表面黏胶、腐蚀、难脱模等问题，提高产品的服役质量。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层；
其中，形成所述过渡材料膜层的过渡材料包括钨、硅和钼中的至少一种。
2.如权利要求1所述的模具的表面处理方法，其特征在于，所述橡胶模具的材质为35号钢；和/或，
所述过渡材料为钨。
3.如权利要求1所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，所述过渡材料膜层通过磁控溅射法沉积形成，所述类金刚石膜层通过等离子体化学气相沉积形成。
4.如权利要求1所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，所述过渡材料膜层的厚度为1.0～1.7μm。
5.如权利要求1所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，所述类金刚石膜层的厚度为3～5μm。
6.如权利要求1所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层的步骤，包括：
将橡胶模具装炉后，调节真空度至1×10-3～5×10-3Pa后，通入氩气至炉压为0.26～0.5Pa，然后开启离子源，在-600～-800V高偏压的吸引下离子轰击清洗橡胶模具表面；
在完成所述离子轰击清洗后，在-600～-800V高偏压条件下，在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层。
7.如权利要求6所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，形成所述过渡材料膜层的过渡材料为钨；
在橡胶模具内表面先通过磁控溅射法沉积形成过渡材料膜层，然后通过等离子体化学气相沉积法形成类金刚石膜层的步骤，包括：
向配有钨靶的磁控溅射源通入55～60sccm的氩气，利用氩离子溅射钨靶，制备钨过渡层，以形成所述过渡材料膜层；
向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子并沉积形成类金刚石薄膜，以形成所述类金刚石膜层。
8.如权利要求7所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，向配有钨靶的磁控溅射源通入55～60sccm的氩气，利用氩离子溅射钨靶，制备钨过渡层，以形成所述过渡材料膜层的步骤中：
在制备所述钨过渡层的过程中，功率设置为1.4～2.1kW，电流设置为4～6A。
9.如权利要求7所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，向离子束源通入40～50sccm的C2H2，产生碳氢离子并沉积形成类金刚石薄膜，以形成所述类金刚石膜层的步骤中：
在沉积形成所述类金刚石薄膜的过程中，衬底负脉冲偏压设置为-100～-120V。
10.如权利要求1所述的橡胶模具的表面处理方法，其特征在于，在橡胶模具的内表面依次设置过渡材料膜层和类金刚石膜层的步骤之前，还包括：
将橡胶模具使用金属清洗剂超声波清洗除油后，用水砂纸打磨，然后抛光处理，得预清洗后的橡胶模具；
将所述预清洗后的橡胶模具先使用金属清洗剂超声波清洗后，再用去离子水清洗，然后烘干后使用无水乙醇超声波清洗，再次烘干后置于真空室内。
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