專利名稱：一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬工件的鍍膜技術(shù)，尤其涉及一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝。
背景技術(shù)：
金屬陶瓷復(fù)合膜是在金屬上形成一種新的物質(zhì)可以改善普通金屬表面的特性，例如表面硬度、表面摩擦系數(shù)等。 金屬陶瓷復(fù)合膜在模具上非常實(shí)用。如模具的滑塊、模仁、頂針、司筒等，不但可以提高表面硬度還可以降低摩擦系數(shù)，可以起到無油自潤滑的作用；還可以改變普通金屬容易生銹被腐蝕的特性，例如注塑機(jī)普通螺桿在壓注無鹵料時(shí)高溫下產(chǎn)生氯氣，容易將無鹵料腐蝕，而鍍有金屬陶瓷復(fù)合膜的螺桿在同樣的條件下可以提高3-5倍的壽命?，F(xiàn)有技術(shù)中通常都是使用水電鍍的工藝。水電鍍的處理工藝是把金屬工件放進(jìn)帶除臘水的超聲波清洗、過水；再次帶除臘水的超聲波清洗、過水；帶除油水的超聲波清洗、過水；再次帶除臘水的超聲波清洗、過水、酸缸活化、過水、鍍槽電鍍、過水、烘干、檢驗(yàn)出貨。鍍槽一般都會(huì)含有氰化物，在電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和有毒廢水。水電鍍的鍍前前處理為酸堿性水處理，對(duì)環(huán)境有污染，且用水量大，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，急需改善這種處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，可以降低工藝過程對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)操作人員的健康危害，節(jié)約用水，且工藝路線簡單、安全，產(chǎn)品表面特性好。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，在該技術(shù)方案中，各個(gè)優(yōu)選或具體實(shí)施例的技術(shù)要素之間，以及各個(gè)具體或優(yōu)選實(shí)施例的技術(shù)要素與上位概念之間均可以任意組合，其組合也是本發(fā)明的一部分?！N帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，包括以下步驟I)超聲波清洗；2) 二次爐內(nèi)離子束放電清洗；3)第三次離子束電弧清洗；4)真空爐內(nèi)電場和磁場中以金屬離子致密成膜。具體地，所述超聲波清洗，具體為金屬工件放進(jìn)帶中性凈洗劑的超聲波中清洗后，通過純凈水清洗，吹干或烘干處理后，進(jìn)行檢驗(yàn)合格后裝夾。具體地，所述二次爐內(nèi)離子束放電清洗，具體為將金屬工件裝進(jìn)PVD真空鍍膜機(jī)關(guān)門抽真空；在PVD真空鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行加溫處理，加溫至100-300度，進(jìn)行二次爐內(nèi)離子束放電清洗。具體地，所述第三次離子束電弧清洗，具體為，在真空背景下，爐內(nèi)加入惰性氣體，給金屬工件加上100-1000V負(fù)偏壓，打開電弧靶，進(jìn)行爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗；具體地，所述真空爐內(nèi)電場和磁場中以金屬離子致密成膜，具體為爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗后，降低偏壓、調(diào)節(jié)靶的電流、惰性氣體的流量，真空爐內(nèi)通過電場和磁場的作用下，使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，冷卻出爐。具體地，所述惰性氣體可以為氮?dú)饣驓鍤狻Ｔ谝粌?yōu)選實(shí)施例中，所述使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，具體為用單金屬純鉻靶打底層，單金屬純鉻靶和五元素合金靶做過渡層，五元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，具體為用單金屬純鈦靶打底層，單金屬純鈦靶和五元素合金靶做過渡層，五元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。在以上優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述五元素合金靶包括鈦I 5%、釔O.1 2%、鋁I 5%、鉻30 50%、鎳為余量。在以上優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述二元素合金靶包括鈦20 50 %、鋁50 80%。金屬工件在爐內(nèi)通過離子束電弧清洗后就可以直上膜，在同樣的爐內(nèi)溫度、靶電流、偏壓、鍍膜時(shí)間，用不同的靶材打底層，可產(chǎn)生不同的表面特性的金屬工件，從而適用于不同應(yīng)用領(lǐng)域。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果水電鍍的鍍前前處理為酸堿性水處理，對(duì)環(huán)境有污染且用水量大；PVD鍍前前處理為中性水處理，對(duì)環(huán)境無污染且用水量小。水電鍍含有氰化物，在電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和有毒廢水，對(duì)環(huán)境污染極大，對(duì)水電鍍工人的身體健康影響更大；PVD真空鍍膜是金屬靶材在真空爐內(nèi)通過電場和磁場起到的物理變化，對(duì)環(huán)境無污染，金屬工件在真空爐內(nèi)通過多次清洗，使膜層的結(jié)合力更好不易脫落。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。金屬工件在爐內(nèi)通過離子束電弧清洗后就可以直上膜，在同樣的爐內(nèi)溫度、靶電流、偏壓、鍍膜時(shí)間，用不同的靶材打底層，可產(chǎn)生不同的表面特性的金屬工件。下面分別以單金屬純鈦靶和單金屬純鉻靶打底層為例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出示例性描述，應(yīng)該理解，以下實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的保護(hù)范圍的限定，而僅僅是示例性描述。實(shí)施例一一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，包括以下步驟1、金屬工件放進(jìn)帶中性凈洗劑的超聲波清洗后通過純凈水清洗；2、吹干或烘干處理后，進(jìn)行檢驗(yàn)合格后裝夾；3、裝進(jìn)PVD真空鍍膜機(jī)關(guān)門抽真空；4、在PVD真空鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行加溫至100-300度；5、二次爐內(nèi)放電，之后清洗；
6、在真空背景下爐內(nèi)加入惰性氣體氬氣，給金屬工件加上負(fù)偏壓100-1000V ；7、打開電弧靶進(jìn)行爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗，接著降低偏壓、調(diào)節(jié)靶的電流、惰性氣體的流量，真空爐內(nèi)通過電場和磁場的作用下，使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，其中用單金屬純鈦靶打底層，單金屬純鈦靶和多元素合金靶做過渡層，多元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜，冷卻出爐。通過以上方案，所生成的膜層耐高溫、維氏硬度3800HV左右、摩擦系數(shù)為O. 25。適合在硬質(zhì)合金刀具上做復(fù)合陶瓷膜，硬質(zhì)合金刀具在機(jī)加工中心應(yīng)用多為高速旋轉(zhuǎn)容易產(chǎn)生高溫，有了復(fù)合陶瓷膜不但降低摩擦系數(shù)、增加耐磨還可以起到熱屏障的作用。實(shí)施例二 一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，包括以下步驟1、金屬工件放進(jìn)帶中性凈洗劑的超聲波清洗后通過純凈水清洗；2、吹干或烘干處理后，進(jìn)行檢驗(yàn)合格后裝夾；3、裝進(jìn)PVD真空鍍膜機(jī)關(guān)門抽真空；4、在PVD真空鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行加溫至100-300度處理；5、二次爐內(nèi)放電，之后清洗；6、在真空背景下爐內(nèi)加入惰性氣體氮?dú)?，給金屬工件加上負(fù)偏壓100-1000V ；7、打開電弧靶進(jìn)行爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗，接著降低偏壓、調(diào)節(jié)靶的電流、惰性氣體的流量，真空爐內(nèi)通過電場和磁場的作用下，以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，其中用單金屬純鉻靶打底層，單金屬純鉻靶和多元素合金靶做過渡層，多元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜，冷卻出爐。通過以上方案所生成的膜層耐腐蝕、維氏硬度3900HV左右，摩擦系數(shù)為O. 15。在注塑機(jī)螺桿表面加硬、防腐蝕處理方面，應(yīng)采用本實(shí)施例所提供的工藝制作。本發(fā)明并不局限于上述具體實(shí)施方式
，根據(jù)上述說明書的揭示和指導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷模渥兏矐?yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，包括以下步驟1)超聲波清洗；2)二次爐內(nèi)離子束放電清洗；3)第三次離子束電弧清洗；4)真空爐內(nèi)電場和磁場中以金屬離子致密成膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述超聲波清洗，具體為金屬工件放進(jìn)帶中性凈洗劑的超聲波中清洗后，通過純凈水清洗，吹干或烘干處理后，進(jìn)行檢驗(yàn)合格后裝夾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述二次爐內(nèi)離子束放電清洗，具體為將金屬工件裝進(jìn)PVD真空鍍膜機(jī)關(guān)門抽真空；在PVD真空鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行加溫處理，加溫至100-300度，進(jìn)行二次爐內(nèi)離子束放電清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述第三次離子束電弧清洗，具體為，在真空背景下，爐內(nèi)加入惰性氣體，給金屬工件加上100-1000V負(fù)偏壓，打開電弧靶，進(jìn)行爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述真空爐內(nèi)電場和磁場中以金屬離子致密成膜，具體為爐內(nèi)第三次離子束電弧清洗后，降低偏壓、調(diào)節(jié)靶的電流、惰性氣體的流量，真空爐內(nèi)通過電場和磁場的作用下，使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，冷卻出爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所示的復(fù)合陶瓷膜的制備工藝，其特征在于所述惰性氣體可以為氮?dú)饣騃S氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，具體為用單金屬純鉻靶打底層，單金屬純鉻靶和五元素合金靶做過渡層，五元素合金靶成膜或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述使單金屬靶或合金靶上的金屬以離子方式在金屬工件上致密成金屬陶瓷復(fù)合膜，具體為用單金屬純鈦靶打底層，單金屬純鈦靶和五元素合金靶做過渡層，五元素合金靶成膜，或再用二元素合金靶或石墨靶成膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述五元素合金靶包括鈦I 5%、釔O.1 2%、鋁I 5%、鉻30 50%、鎳為余量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，其特征在于所述二元素合金靶包括鈦20 50%、鋁50 80%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶有復(fù)合陶瓷膜的金屬工件的制備工藝，包括以下步驟超聲波清洗；二次爐內(nèi)離子束放電清洗；第三次離子束電弧清洗；真空爐內(nèi)電場和磁場中以金屬離子致密成膜。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果水電鍍的鍍前前處理為酸堿性水處理，對(duì)環(huán)境有污染且用水量大；PVD鍍前前處理為中性水處理，對(duì)環(huán)境無污染且用水量小。水電鍍含有氰化物，在電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和有毒廢水，對(duì)環(huán)境污染極大，對(duì)水電鍍工人的身體健康影響更大；PVD真空鍍膜是金屬靶材在真空爐內(nèi)通過電場和磁場起到的物理變化，對(duì)環(huán)境無污染，金屬工件在真空爐內(nèi)通過多次清洗，使膜層的結(jié)合力更好不易脫落。
文檔編號(hào)C23C14/32GK103014633SQ20121053651
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者何霞文 申請(qǐng)人:何霞文