专利名称：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，还有必要提供一种制备上述镀膜件的方法。一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的打底层、形成于打底层表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层，该打底层为Ni-Cr合金层，该过渡层为M-CrC层，该硬质层为B4C层ο—种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤提供基材；在基材表面形成打底层，该打底层为Ni-Cr合金层；在打底层的表面形成过渡层，该过渡层为Ni-CrC层；在过渡层的表面形成硬质层，该硬质层为B4C层。本发明镀膜件在基材的表面沉积Ni-Cr合金层作为打底层，再在打底层的表面沉积M-CrC层作为过渡层，再在过渡层的表面沉积B4C层作为硬质层，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。
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打底层 13过渡层 15硬质层 1具体实施例方式
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表面的打底层13、形成于打底层13表面的过渡层15及形成于过渡层15表面的硬质层17。
该基材11的材质为含有Ni和Cr的不锈钢。该打底层13可以磁控溅射的方式形成。该打底层13为Ni-Cr合金层。该打底层 13的厚度可为200 400nm。该过渡层15可以磁控溅射的方式形成。该过渡层15为Ni-CrC层。该过渡层15 的厚度可为300 600nm。该硬质层17可以磁控溅射的方式形成。该硬质层17为层。该硬质层17的厚度可为500 lOOOnm。所述打底层13、过渡层15和硬质层17的总厚度为1 2 μ m。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 IOmin。(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. OX 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 lOmin。(d)采用磁控溅射法在经氩气等离子体清洗后的基材11上溅镀一打底层13，该打底层13为Ni-Cr合金层。溅镀该打底层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°C，镀膜时间可为15 35min。该打底层13的厚度可为 200 400nm。(e)继续采用磁控溅射法在所述打底层13的表面溅镀一过渡层15。该过渡层15 为Ni-CrC层。溅镀该过渡层15使用上述步骤中使用的Ni-Cr合金靶，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°C，镀膜时间可为20 40min。该过渡层15的厚度可为300 600nm。由于Ni与C较难形成NiC相，因此过渡层 15中主要为CrC硬质相与金属Ni。(f)继续采用磁控溅射法在所述过渡层15的表面溅镀一硬质层17。该硬质层17 为B4C层。溅镀该硬质层17使用硼靶(纯度大于99% )，以乙炔为反应气体，乙炔流量可为40 lOOsccm，以氩气为工作气体，氩气流量可为400 500sCCm。溅镀时对基材11施加-100 -300V的偏压，基材11的温度为100 200°C，镀膜时间可为45 85min。该硬质层17的厚度可为500 lOOOnm。
本发明较佳实施方式镀膜件10在不锈钢基材11的表面沉积M-Cr合金层作为打底层13，再在打底层13的表面沉积Ni-CrC层作为过渡层15，再在过渡层15的表面沉积 B4C层作为硬质层17，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。
权利要求
1.一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的打底层、形成于打底层表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层，其特征在于该打底层为Ni-Cr合金层，该过渡层为Ni-CrC 层，该硬质层为B4C层。
2.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于所述基材为含有M和Cr的不锈钢。
3.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于所述打底层以磁控溅射的方式形成，该打底层的厚度为200 400nm。
4.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 600nm。
5.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500 lOOOnm。
6.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤提供基材；在基材表面形成打底层，该打底层为Ni-Cr合金层；在打底层的表面形成过渡层，该过渡层为Ni-CrC层；在过渡层的表面形成硬质层，该硬质层为B4C层。
7.如权利要求6所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述形成打底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，其中靶材中M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°C，镀膜时间为15 35min。
8.如权利要求6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，其中靶材中M的质量百分含量为 20 50%，以乙炔为反应气体，乙炔流量为100 300SCCm，以氩气为工作气体，氩气流量为 300 500sccm，基材偏压为-100 -300V，基材的温度为100 200°C，镀膜时间为20 40mino
9.如权利要求6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，使用硼靶，以乙炔为反应气体，乙炔流量为40 lOOsccm， 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°C，镀膜时间为45 85min。
10.如权利要求6所述的镀膜件的制备方法，其特征在于所述基材为含有M和Cr的不锈钢。
全文摘要
本发明提供一种镀膜件，其包括基材、形成于基材表面的打底层、形成于打底层表面的过渡层及形成于过渡层表面的硬质层，该打底层为Ni-Cr合金层，该过渡层为Ni-CrC层，该硬质层为B 4C层。本发明镀膜件的膜系逐层过渡较好，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。
文档编号C23C14/35GK102485950SQ20101057027
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者张新倍, 李聪, 蒋焕梧, 陈文荣, 陈正士 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司