一种金属件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种金属件及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 因常用金属的表面硬度均较低，致使常用金属制品不耐磨、易刮花，极大地影响其 使用性能。如日常生活或生产中常用到的不诱钢，其表面硬度小于或等于300HV，耐磨性能 较差，致使其在使用1-2个月后表面磨损、刮花现象极为严重。为了改善常用金属制品的耐 磨及防刮花性能，通常会对运些金属制品进行表面加硬处理，如传统的水溶液电锻硬铭技 术，真空离子硬化技术及真空锻硬质陶瓷膜（TiN、TiCN、TiAlN及化N等）技术。
[0003] 传统水溶液锻硬铭工艺可制备表面硬度为600-900HV的硬铭锻层，可在一定程度 上提高金属制品的耐磨及防刮花性能，但其电流效率低（最高电流效率仅30% )、毒性大 (六价铭为高致癌物）、对环境污染严重。
[0004] 离子硬化技术是在真空条件下将氮、碳原子扩渗入工件表面，实现不诱钢表面硬 化的目的。通过该方法形成的锻层表面硬度可达900-1200HV，锻层厚度为10-50 μ m。离子 硬化技术虽可极大地提高不诱钢的表面硬度及耐磨性能，但会改变金属原有的表面形貌， 且二次加工难度大，加工成本高，成品率低。 阳0化]真空锻硬质陶瓷膜技术，如真空锻TiN、TiCN、TiAlN及化N等硬质陶瓷膜，其表面 维氏硬度均大于或等于2400HV，但作为硬质陶瓷膜其初性均不理想，且缺乏金属光泽。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中不诱钢表面硬质锻层硬度低、初性 差且缺乏金属光泽的问题，提供一种金属件。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0008] 提供一种金属件，包括金属基底及附着于所述金属基底表面的锻层；所述锻 层由娃和铭组成，其中，W所述锻层重量为基准，娃的含量为3-5wt% ;所述锻层厚度为 2. 5-5 μ m〇
[0009] 同时，本发明还提供了上述金属件的制备方法，包括：
[0010] S1、将金属基底固定于磁控瓣射离子锻膜机的锻膜室内，其中，祀材为由铭和娃组 成的复合祀；所述复合祀中，铭和娃的含量比为1:1 ;
[0011] S2、W氣气为工作气体，进行磁控瓣射，在金属基底表面形成由娃和铭组成的厚度 为2. 5-5 μm的锻层；所述锻层中，娃的含量为3-5wt%。
[0012] 本发明提供的金属件中，金属基底表面的锻层为由娃和铭组成的测控瓣射层，并 且，该锻层中的娃的含量为3-5wt %，且厚度为2. 5-5 μ m。本发明的发明人发现，经过大量 实验发现，当锻层的厚度及娃含量在上述范围内时，该锻层具有优异的硬度和初性，并且具 有金属光泽。如图1所示，随着锻层中娃含量的增加，锻层的表面维氏硬度明显上升。当锻 层中娃的含量达到4wt%左右时，锻层的表面维氏硬度达到2400HV，而再进一步提高锻层 中娃的含量时，锻层的表面维氏硬度增加不大，此时，锻层金属光泽变差且初性变差，锻层 "过脆"，易出现剥膜现象。
[0013] 当锻层中娃含量一定时，锻层的厚度成为影响其表面维氏硬度、耐磨性能、结合力 及外观色泽的另一重要因素。锻层厚度过薄，可缩短锻膜时间，但锻层密度不够，致使锻层 硬度偏低；锻层厚度偏厚，锻层易发蒙及剥膜，表面金属光泽和初性较差。如图2所示，当锻 层厚度为4. 50 μ m时，锻层表面维氏硬度达到最大值（2400HV)，而当锻层厚度进一步增加 至6. 00 μ m时，锻层硬度略有下降，且此时的锻层色泽不亮（已发蒙）。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明提供的金属件表面锻层中Si含量与膜层硬度的关系曲线图；
[0015] 图2是本发明提供的金属件表面锻层厚度与膜层硬度的关系曲线图；
[0016] 图3是实施例1制备得到的金属件A1的表面形貌图（放大X20倍）；
[0017] 图4是抛光的31化不诱钢片经比耐磨试验后的表面形貌图（放大X 20倍）；
[0018] 图5是实施例1制备得到的金属件A1经4化耐磨试验后的表面形貌图（放大X20 倍）。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 本发明提供的金属件包括金属基底及附着于所述金属基底表面的锻层；所述锻 层由娃和铭组成，其中，W所述锻层重量为基准，娃的含量为3-5wt% ;所述锻层厚度为 2. 5-5 μ m。
[0021] 根据本发明，上述金属基底优选为现有的不诱钢，例如31化不诱钢片。
[0022] 位于上述金属基底表面的锻层由娃和铭组成，并且该锻层中，娃的含量为 3-5wt %，锻层厚度为2. 5-5 μ m。
[0023] 此时，锻层具有极高的硬度及优异的初性和良好的金属光泽。其中，娃含量的过高 将导致锻层硬度偏低，而过高的娃含量将导致锻层初性和金属光泽变差。
[0024] 本发明中，本领域技术人员应该理解的，上述锻层由娃和铭组成，此时，该锻层能 可能含有或不含合理范围内的杂质元素，由于上述可能存在的杂质元素含量微乎其微，因 此，本发明中，对上述杂质元素的含量忽略不计。目P，上述锻层中，W所述锻层重量为基准， 娃的含量为3-5wt%，由上可知，铭的含量为95-97wt%。
[00巧]对于上述锻层，其厚度为2. 5-5 μ m。过小的厚度将导致锻层硬度过低，而过大的厚 度同样将导致锻层初性和金属光泽变差。优选情况下，所述锻层厚度为4-5 μ m。
[00%] 根据本发明，如前所述，上述金属基底优选为不诱钢，如本领域技术人员所知 晓的，对于不诱钢，例如316L不诱钢片，抛光后的表面的色度系坐标LAB值为：L值为 78. 00-80. 00 ;A值为0.00-1. 00巧值为3. 00-5. 00。本发明中，上述锻层的色度系坐标LAB 值为：L 值为 78. 00-80. 00 ;A 值为 0. 00-1. 00 巧值为 3. 00-5. 00。
[0027] 如本领域技术人员所知晓的，上述色度系坐标LAB源自L油色彩模型，其由亮度 (L)和有关色彩的a,个要素组成。L为明度值，表示亮度；a为红度值，表示从洋红色至 绿色的范围；b为黄度值，表示从黄色至蓝色的范围。
[0028] 当上述金属基底为不诱钢时，本发明提供的金属件中，表面的锻层与底层的不诱 钢金属基底具有同样的金属光泽，即使表面的锻层磨损露出金属基底，在破损处外观及颜 色等仍相同，大大提高了金属件的外观品质。
[0029] 本发明还提供了上述金属件的制备方法，包括：
[0030] S1、将金属基底固定于磁控瓣射离子锻膜机的锻膜室内，其中，祀材为由铭和娃组 成的复合祀；所述复合祀中，铭和娃的含量比为1:1 ;
[0031] S2、w氣气为工作气体，进行磁控瓣射，在金属基底表面形成由娃和铭组成的厚度 为2. 5-5 μm的锻层；所述锻层中，娃的含量为3-5wt%。
[0032] 根据本发明，上述金属基底优选为不诱钢，例如31化不诱钢片。在金属基底表面 形成上述锻层时，采用磁控瓣射方法。将金属基底固定于磁控瓣射离子锻膜机的锻膜室内。
[0033] 磁控瓣射离子锻膜机内，选用的祀材为由铭和娃组成的复合祀。其中，对于上述复 合祀，铭和娃的含量比为1:1。
[0034] 根据步骤S2,进行磁控瓣射时，W氣气为工作气体，进行磁控瓣射。
[0035] 具体的，磁控瓣射的具体方法为本领域技术人员所熟知的，例如，所述步骤S2中， 包括先将锻膜室抽至本底真空度为4-6X10中曰，然后通入氣气。然后保持在真空度为 0. 12-1. 2化的条件下进行磁控瓣射。
[0036] 本发明中，将娃镶嵌的铭、娃复合祀作为磁控瓣射离子锻的李生祀并与中频电源 相连，在中频反应瓣射过程中，当复合祀上所加的电压处在负半周期时，复合祀表面被正离 子轰击瓣射。当复合祀上所加的电压处在正半周期时，等离子体中的电子加速飞向复合祀 表面，将复合祀表面沉积化合物层累积的正电荷中和，从而抑制了打弧现象的发生。同时， 抑制了复合祀表面打弧，并消除了普通直流反应瓣射，使瓣射过程得W稳定进行，从而在金 属基底表面形成高硬度的锻