專(zhuān)利名稱(chēng)：被覆件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被覆件及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鎂或鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點(diǎn)材料的成型模具的材質(zhì)通常為不銹鋼。 然而，在高溫氧化性環(huán)境中，不銹鋼基體表面易形成疏松的氧化鉻(Cr2O3)層；當(dāng)溫度逐漸升高，Cr2O3層變得不穩(wěn)定并開(kāi)始分解，使得不銹鋼基體內(nèi)部的i^e、Ni等金屬離子向Cr2O3層擴(kuò)散，引起Cr2O3層出現(xiàn)裂紋、剝落等氧化失效現(xiàn)象，大大降低了不銹鋼基體的高溫抗氧化性。此外，所述Cr2O3層的形成將使成型模具表面變得粗糙，如此將影響成型產(chǎn)品的外觀、降低成型產(chǎn)品的良率，同時(shí)也會(huì)縮短成型模具的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種能較好的解決上述問(wèn)題的被覆件。另外，還提供上述被覆件的制造方法。一種被覆件，包括基體、依次形成于基體上的鉻層、氮氧化鉻層及氮化鈦層?！N被覆件的制造方法，包括以下步驟提供基體；以鉻靶為靶材，于基體上磁控濺射鉻層；以鉻靶為靶材，以氮?dú)饧把鯕鉃榉磻?yīng)氣體，于鉻層上磁控濺射氮氧化鉻層；以鈦靶為靶材，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體，于氮氧化鉻層上磁控濺射氮化鈦層。本發(fā)明被覆件的制造方法，在基體上通過(guò)磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層、氮氧化鉻層及氮化鈦層。由于在高溫氧化性條件下，所述鉻層及CrON層均可有效防止基體發(fā)生氧化，如此可有效提高所述基體的高溫抗氧化性；所述TiN層的形成可防止CrON層被刮傷，從而使所述被覆件具有良好的耐磨性。此外，當(dāng)被覆件為用于成型鎂、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點(diǎn)材料的成型模具時(shí)， 所述被覆件高溫抗氧化性的提高，可提高成型產(chǎn)品的良率，還可延長(zhǎng)被覆件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的被覆件的剖視圖；圖2為制造圖1中鍍膜件所用真空鍍膜機(jī)的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明被覆件10基體11鉻層13氮氧化鉻層 15
氮化鈦層17
鍍膜機(jī)100
鍍膜室20
真空泵30
軌跡21
第一靶材22
第二靶材23
氣源通道2具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的被覆件10包括基體11、依次形成于基體11上的鉻層13、氮氧化鉻(CrON)層15及氮化鈦(TiN)層17。所述基體11的材質(zhì)為不銹鋼、模具鋼或高速鋼等。所述被覆件10可為用于成型鎂、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點(diǎn)材料的成型模具。所述鉻層13、CrON層15及TiN層17可分別通過(guò)磁控濺射鍍膜法形成。所述鉻層13的厚度為100 200nm。所述CrON層15的厚度為0. 5 1 μ m。所述CrON層15中鉻元素的質(zhì)量百分含
量為40% 60%，氧元素的質(zhì)量百分含量為30% 50%，氮元素的質(zhì)量百分含量為5% 15%。所述TiN層17的厚度為0.4 1.2 μ m。請(qǐng)一并參閱圖2所示，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的被覆件10的制造方法主要包括如下步驟提供一基體11。該基體11可以通過(guò)沖壓成型得到。對(duì)該基體11進(jìn)行預(yù)處理。該預(yù)處理可包括常規(guī)的對(duì)基體11進(jìn)行化學(xué)除油、除蠟、 酸洗、超聲波清洗及烘干等步驟。提供一鍍膜機(jī)100，將所述基體11置于該鍍膜機(jī)100內(nèi)，采用磁控濺射鍍膜法依次于基體11上形成鉻層13、CrON層15及TiN層17。如圖2所示，該鍍膜機(jī)100包括一鍍膜室20及連接在鍍膜室20的一真空泵30，真空泵30用以對(duì)鍍膜室20抽真空。該鍍膜室20內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架(未圖示)、二第一靶材22及二第二靶材23。轉(zhuǎn)架帶動(dòng)基體11沿圓形軌跡21作公轉(zhuǎn)，且基體11在沿軌跡21公轉(zhuǎn)時(shí)亦自轉(zhuǎn)。二第一靶材22與二第二靶材23關(guān)于軌跡21的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且二第一靶材22相對(duì)地設(shè)置在軌跡21的內(nèi)外側(cè)，二第二靶材23相對(duì)地設(shè)置在軌跡21的內(nèi)外側(cè)。每一第一靶材 22及每一第二靶材23的兩端均設(shè)有氣源通道M，氣體經(jīng)該氣源通道M進(jìn)入所述鍍膜室20 中。當(dāng)基體11穿過(guò)二第一靶材22之間時(shí)，可鍍上第一靶材22表面濺射出的粒子；同理，當(dāng)基體11穿過(guò)二第二靶材23之間時(shí)，可鍍上第二靶材23表面濺射出的粒子。本實(shí)例中，所述第一靶材22為鉻靶，所述第二靶材23為鈦靶。于該基體11的表面磁控濺射鉻層13。形成所述鉻層13的具體操作方法及工藝參數(shù)為對(duì)該鍍膜室20進(jìn)行抽真空處理至本底真空度為8. OX 10_3Pa，以氬氣為工作氣體，向鍍膜室20內(nèi)通入流量為100 200sccm的氬氣，于基體11上施加-100 -300V的偏壓，加熱該鍍膜室20至100 150°C (即鍍膜溫度為100 150°C )，開(kāi)啟第一靶材22的電源， 設(shè)置其功率為5 10kw，沉積該鉻層13。沉積該鉻層13的時(shí)間為5 15min。所述鉻層13中的Cr原子在高溫氧化環(huán)境下可與0原子結(jié)合形成Cr2O3保護(hù)膜，因而可有效防止基體11發(fā)生氧化而失效。于該鉻層13上形成CrON層15。形成該CrON層15的具體操作方法及工藝參數(shù)為保持氬氣流量、鍍膜溫度、第一靶材22的電源功率及施加于基體11的偏壓不變，以氮?dú)饧把鯕鉃榉磻?yīng)氣體，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0 lOOsccm、氧氣的流量為10 lOOsccm，沉積該 CrON層15。沉積該CrON層15的時(shí)間為30 60min，沉積完畢后關(guān)閉所述第一靶材22的電源。所述的CrON層15在其形成過(guò)程中可形成Cr_0及Cr-N兩相化合物，該兩相化合物同時(shí)形成可相互抑制各相晶粒的生長(zhǎng)，從而可降低各相晶粒的尺寸，增強(qiáng)該CrON層15的致密性而達(dá)到阻礙氧氣向CrON層15內(nèi)部擴(kuò)散的作用，可進(jìn)一步防止基體11發(fā)生氧化。于該CrON層15上形成TiN層17。形成該TiN層17的具體操作方法及工藝參數(shù)為保持氬氣流量、鍍膜溫度及施加于基體11的偏壓不變，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0 120SCCm，開(kāi)啟所述第二靶材23的電源，設(shè)置其功率為8 10kw，沉積該TiN 層17。沉積該TiN層17的時(shí)間為30 90min。所述TiN層17具有高熔點(diǎn)、高硬度及優(yōu)異的耐磨性能，因此該TiN層17能夠?qū)?CrON層15進(jìn)行保護(hù)，防止CrON層15被刮傷。關(guān)閉負(fù)偏壓及靶材的電源，停止通入氬氣及氧氣，待所述TiN層17冷卻后，向鍍膜內(nèi)通入空氣，打開(kāi)鍍膜室門(mén)，取出被覆件10。本發(fā)明較佳實(shí)施例被覆件10的制造方法在基體11上通過(guò)磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層13、CrON層15及TiN層17。由于在高溫氧化性條件下，所述鉻層13及CrON層15 均可有效防止基體11發(fā)生氧化，如此可有效提高所述基體11的高溫抗氧化性；所述TiN層 17的形成可防止CrON層15被刮傷，從而使所述被覆件10具有良好的耐磨性。此外，當(dāng)被覆件10為用于成型鎂、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點(diǎn)材料的成型模具時(shí)，所述被覆件10高溫抗氧化性的提高，可提高成型產(chǎn)品的良率，還可延長(zhǎng)被覆件10的使用壽命。下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。實(shí)施例1(1)磁控濺射形成鉻層13所述鍍膜室20的本底真空度為8X 10_3Pa，氬氣流量為150sCCm，施加于基體11上的偏壓為-200V，設(shè)置鍍膜溫度為120°C，設(shè)置第一靶材22的電源功率為8kw，沉積該鉻層 13時(shí)間為5min。(2)磁控濺射形成CrON層15保持氬氣流量、鍍膜溫度、第一靶材22的電源功率及施加于基體11的偏壓不變， 設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0sCCm、氧氣的流量為40sCCm，沉積該CrON層15的時(shí)間為40min。(3)磁控濺射形成TiN層17保持氬氣流量、鍍膜溫度及施加于基體11的偏壓不變，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?60SCCm，所述第二靶材23的電源功率為8kw，沉積該TiN層17的時(shí)間為60min。
實(shí)施例2(1)磁控濺射形成鉻層13所述鍍膜室20的本底真空度為8X 10_3Pa，氬氣流量為150sCCm，施加于基體11上的偏壓為-200V，設(shè)置鍍膜溫度為120°C，設(shè)置第一靶材22的電源功率為5kw，沉積該鉻層 13時(shí)間為IOmin0 (2)磁控濺射形成CrON層15保持氬氣流量、鍍膜溫度、第一靶材22的電源功率及施加于基體11的偏壓不變， 設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0SCCm、氧氣的流量為80SCCm，沉積該CrON層15的時(shí)間為60min。(3)磁控濺射形成TiN層17保持氬氣流量、鍍膜溫度及施加于基體11的偏壓不變，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?lOOsccm，所述第二靶材23的電源功率為8kw，沉積該TiN層17的時(shí)間為30min。性能測(cè)試將上述制得的被覆件10進(jìn)行電磁屏蔽效能測(cè)試、百格測(cè)試、鹽霧測(cè)試和高溫高濕測(cè)試，具體測(cè)試方法及結(jié)果如下(1)高溫抗氧化測(cè)試采用管式熱處理爐，以10°C /min的升溫速率升溫至800°C，并800°C下保溫10h， 然后冷卻該熱處理爐。測(cè)試表明，由本發(fā)明實(shí)施例1及2所制得的被覆件10經(jīng)800°C熱處理IOh后未見(jiàn)發(fā)生氧化、脫落等不良?？梢?jiàn)，由本發(fā)明實(shí)施例方法所制得的被覆件10具有良好的高溫抗氧化性。(2)耐磨性測(cè)試采用5700型線性耐磨性測(cè)試儀，在載荷為Ikg力的作用下，以2英寸的滑行長(zhǎng)度、 25循環(huán)/分鐘的循環(huán)速度摩擦被覆件10的表面。結(jié)果表明，由本發(fā)明實(shí)施例1和2所制得的被覆件10在20個(gè)循環(huán)后均沒(méi)有露出基材?？梢?jiàn)，該被覆件10具有較好的耐磨性。
權(quán)利要求
1.一種被覆件，包括基體，其特征在于所述被覆件還包括依次形成于基體上的鉻層、 氮氧化鉻層及氮化鈦層。
2.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述鉻層、氮氧化鉻層及氮化鈦層分別通過(guò)磁控濺射鍍膜法形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的被覆件，其特征在于所述氮氮化鈦層中鋁元素的質(zhì)量百分含量為40% 65%，氧元素的質(zhì)量百分含量為30% 45%，氮元素的質(zhì)量百分含量為 5% 15%。
4.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述鉻層的厚度為100 200nm。
5.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述氮氧化鉻層的厚度為0.5 1 μ m，所述氮化鈦層的厚度為0. 3 0. 5 μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述基體為不銹鋼、模具鋼或高速鋼。
7.一種被覆件的制造方法，包括以下步驟提供基體；以鉻靶為靶材，于基體上磁控濺射鉻層；以鉻靶為靶材，以氮?dú)饧把鯕鉃榉磻?yīng)氣體，于鉻層上磁控濺射氮氧化鉻層；以鈦靶為靶材，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體，于氮氧化鉻層上磁控濺射氮化鈦層。
8.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制造方法，其特征在于磁控濺射鉻層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)以氬氣為工作氣體，設(shè)置氬氣流量為100 200sCCm，于基體上施加-100 -300V的偏壓，鍍膜溫度為100 150°C，設(shè)置鉻靶的電源功率為5 10kw，沉積時(shí)間為5 15min。
9.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制造方法，其特征在于磁控濺射氮氧化鉻層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)以氬氣為工作氣體，設(shè)置氬氣流量為100 200SCCm，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0 lOOsccm、氧氣的流量為10 IOOsccm ；于基體上施加-100 -300V的偏壓，鍍膜溫度為100 150°C，設(shè)置鉻靶的電源功率為5 10kw，鍍膜溫度為100 150°C，沉積時(shí)間為 30 60mino
10.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制造方法，其特征在于磁控濺射氮化鈦層的步驟采用如下方式實(shí)現(xiàn)以氬氣為工作氣體，設(shè)置氬氣流量為100 200SCCm，于基體上施加-100 -300V的偏壓，設(shè)置氮?dú)獾牧髁繛?0 120sCCm，設(shè)置鈦靶的電源功率為8 10kw，鍍膜溫度為100 150°C，沉積時(shí)間為30 90min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種被覆件，包括基體、依次形成于基體上的鉻層、氮氧化鉻層及氮化鈦層。所述被覆件具有良好的高溫抗氧化性及耐磨性。本發(fā)明還提供了所述被覆件的制造方法，在基體上通過(guò)磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層、氮氧化鉻層及氮化鈦層。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102560350SQ20101061474
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張新倍, 熊小慶, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司