專利名稱：鐵基合金表面鍍膜方法及由該方法其制得的鍍膜件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵基合金表面鍍膜方法及由該方法制得的鍍膜件。
背景技術：
鐵基合金(比如模具鋼)在高溫下使用時，表面很容易被氧化，高溫形成的不均勻氧化層不僅會降低產品的表面質量，而且鐵基合金在重復使用的過程中，形成的氧化皮膜易剝落，暴露的基體在高溫下將會繼續被腐蝕，降低了鐵基合金的使用壽命
發明內容
有鑒于此，有必要提供一種鐵基合金表面鍍膜方法，使鐵基合金表面具有較好的高溫抗氧化性。另外，還有必要提供一種上述鍍膜方法制得的鍍膜件。一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟
提供鐵基合金基體；
于基體上濺射CrON層；
于CrON層上派射銥金屬層；
于銥金屬層上派射BN層。一種鍍膜件，包括鐵基合金基體，其特征在于該鍍膜件還包形成于基體上的CrON層、形成于CrON層上的銥金屬層以及形成形成于銥金屬層上的BN層。本發明鍍膜件表面的CrON層具有很高的熔點及很好的致密性，CrON薄膜不僅能有效地阻止氧的擴散，而且能夠阻止Nb、Ti、Al、Si、Cr等較大原子半徑的原子的擴散，對基體可以起到很好的保護效果。所述銥金屬層具有很好的高溫穩定性，能夠在1600°C以上的空氣中仍具有很好的機械性能，在銥金屬層表面再鍍覆一層具有較好的潤滑性的BN層，當鍍膜件用于模具時，可以提高模具表面的流動性，易于脫模。
圖I為本發明較佳實施例的鍍膜件的剖視示意圖。圖2為本發明較佳實施例的鐵基合金表面鍍膜方法中所用濺射設備的示意圖。主要元件符號說明
蠢膜件 I ο 基體 TI
CrON 層 U 銥金屬層 14 BN 層Ti"
減射設備 30
真空室
32
ΗμμΙΞη
|35鉻靶
銥靶37
硼靶38
蒸發電源 1
如下具體實施方式
將結合上述附圖進ー步說明本發明。
具體實施方式
請結合參閱圖I及圖2，本發明ー較佳實施方式的鐵基合金表面鍍膜方法包括如下步驟
提供鐵基合金基體11，該基體11的材質可以為刃具鋼、模具鋼、量具鋼及含鉻的不銹鋼等。對基體11進行去污清洗。該清洗步驟可將基體11放入盛裝有こ醇或丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去基體11表面的雜質和油污等，清洗完畢后烘干備用。請參閱圖2，提供ー濺射設備30，本實施例的濺射設備30為磁控濺射鍍膜機。濺射設備30包括真空室31、用以對真空室31抽真空的真空泵32以及與真空室31相通的氣源通道33。該真空室31內設有轉架35、鉻靶36、銥靶37、硼靶38及用于控制所述濺射靶材的蒸發電源39。轉架35帶動基體11做圓周運行，且基體11在隨轉架35運行的同時也進行自轉。鍍膜時，濺射氣體與反應氣體經由氣源通道33進入真空室31。以下步驟均在該濺射設備30中進行。對基體11進行氬氣等離子體清洗，使基體11表面進ー步清潔，以提高后續鍍層的附著力。該等離子體清洗過程如下將基體11放入濺射設備30的真空室31內，將真空室31抽真空至3X 10_5torr 6X 10_5torr,以下步驟保持該真空度不變；然后向真空室31內通入流量為100 400sccm(標準狀態毫升/分鐘)的氬氣(純度為99. 999%)，并施加-200 -300V的偏壓于基體11，對基體11表面進行氬氣等離子體清洗，清洗時間為3 20mino在基體11上濺射CrON層13。調節氬氣流量為10(T300sccm，同時向真空室31通入流量為5(T300sccm的氧氣，以及流量為2(Tl00sccm的氮氣。調節偏壓至_10(T-300V，將基體11溫度控制在20 200°C。采用直流磁控電源為蒸發電源，開啟鉻靶36，調節鉻靶36的功率為8 12kW，對基體11濺射3 20分鐘，以于基體11表面形成該CrON層13。在CrON層13上濺射銥金屬層14。關閉鉻靶36，氬氣流量維持在10(T300sccm，停止向真空室31通入氧氣和氮氣。維持基體11偏壓為-10(T-300V，基體11溫度為20 200°C。開啟銥靶37，調節銥靶37的功率為8 12kW，對鍍覆有CrON層13的基體11濺射10 50分鐘，以在該CrON層13上沉積一層銥金屬層14。接著，在銥金屬層14上濺射BN層15。關閉銥靶37，氬氣流量維持在10(T300SCCm，同時向真空室31通入氮氣，氮氣流量控制在2(Tl00sccm。維持基體11偏壓為_10(T-300V，基體11溫度為20 200°C。開啟硼靶38，調節硼靶38的功率為l(Tl3kW，在銥金屬層14上濺射1(T50分鐘，以在該銥金屬層14上沉積ー層BN層15，由此獲得以鐵基合金為基材的鍍膜件10。鍍膜結束后，關閉負偏壓及硅靶電源，停止通入氬氣和氮氣，待冷卻后，取出鍍膜件10。請再參閱圖1，由上述鐵基合金表面鍍膜方法制得的鍍膜件10包括基體11、形成于基體11上的CrON層13、形成于CrON層13上的銥金屬層14以及形成形成于銥金屬層14上的BN層15。該基體11的材質可以為刃具鋼、模具鋼、量具鋼及含鉻的不銹鋼等。該CrON層13的厚度大約 2(T50nm。該銥金屬層14的厚度大約為8(Tl50nm。該BN層15的厚度大約為100 200nm。上述鍍膜件10表面的CrON層13，具有很高的熔點及很好的致密性，CrON薄膜不僅能有效地阻止氧的擴散，而且能夠阻止Nb、Ti、Al、Si、Cr等較大原子半徑的原子的擴散，對基體11可以起到很好的保護效果。所述銥金屬層14具有很好的高溫穩定性，能夠在1600°C以上的空氣中仍具有很好的機械性能，在銥金屬層14表面再鍍覆ー層BN層15，BN層15具有較好的潤滑性，當鍍膜件10用于模具時，可以提高模具表面的流動性，易于脫摸。下面通過實施例來對本發明進行具體說明。實施例I
本實施例所使用的基體11的材質為S316型號模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為200SCCm，基體11的偏壓為-300V，等離子體清洗時間為 5min。濺鍍CrON層13 :鉻靶26的功率為8kW，氬氣流量為150sccm，氮氣流量為30sccm，氧氣流量為50SCCm，基體11的偏壓為-150V，基體11溫度為30°C，濺射時間為6min ;該CrON層13的厚度為25nm。濺鍍銥金屬層14 :銥靶37的功率為8kW，氬氣流量為150sCCm，基體11的偏壓為-150V，基體11的溫度為30°C，鍍膜時間為15min ;該銥金屬層14的厚度為90nm。濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為10kW，基體11的偏壓為-150V，氬氣流量為150SCCm，氮氣流量為40SCCm，基體11的溫度為30°C，鍍膜時間為30min ;.BN層15的厚度為120nm。實施例2
本實施例所使用的基體11的材質為Hll型號模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為300sccm，基體11的偏壓為-200V，等離子體清洗時間為 lOmin。濺鍍CrON層13 :鉻靶26的功率為llkW，氬氣流量為200sccm，氮氣流量為50sccm，氧氣流量為80SCCm，基體11的偏壓為-200V，基體11溫度為100°C，濺射時間為15min ;該CrON層13的厚度為40nm。濺鍍銥金屬層14 :銥靶37的功率為llkW，氬氣流量為200SCCm，基體11的偏壓為-200V，基體11的溫度為100°C，鍍膜時間為30min ;該銥金屬層14的厚度為120nm。濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為13kW，基體11的偏壓為-200V，氬氣流量為150sccm，氮氣流量為70sccm，基體11的溫度為100°C，鍍膜時間為50min 層15的厚度為140nm。
實施例3
本實施例所使用的基體11的材質為P20型號模具鋼，真空室保持真空度為3 X 10_5torr。等離子體清洗氬氣流量為300SCCm，基體11的偏壓為-200V，等離子體清洗時間為 lOmin。濺鍍CrON層13 :鉻靶26的IOkW,氬氣流量為200sccm，氮氣流量為lOOsccm，氧氣流量為lOOsccm，基體11的偏壓為_20(^，基體11溫度為150°C，濺射時間為20min ;.CrON層13的厚度為50nm。濺鍍銥金屬層14 :銥靶37的功率為10kW，氬氣流量為200sCCm，基體11的偏壓為-200V，基體11的溫度為150°C，鍍膜時間為60min ;該銥金屬層14的厚度為150nm。 濺鍍BN層15 :硼靶38的功率為llkW，基體11的偏壓為-200V，氬氣流量為200sccm，氮氣流量為95sccm，基體11的溫度為150°C，鍍膜時間為60min ;.BN層15的厚度為160nm。對實施例1-3制備的鍍膜件10進行高溫抗氧化實驗。實驗條件如下在空氣氣氛下，將鍍膜件10樣品放置在高溫爐內，將高溫爐內的溫度升溫到800°C，保溫I小時后取出觀察，樣品表面沒有出現膜層的開裂、氧化、脫落等現象，說明本發明的鍍膜件10高溫抗氧化性能良好。
權利要求
1.一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟 提供鐵基合金基體； 于基體上濺射CrON層； 于CrON層上派射銥金屬層； 于銥金屬層上派射BN層。
2.如權利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述CrON層的步驟采用如下方式實現采用磁控濺射法，使用鉻靶，鉻靶的功率為8 12kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300sccm，以氮氣和氧氣為反應氣體，氮氣的流量為20 lOOsccm，氧氣的流量為50 300sccm，對基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時間為3 20min。
3.如權利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述銥金屬層的步驟采用如下方式實現工藝條件為采用磁控濺射法，使用銥靶，銥靶的功率為8 12kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300SCCm，對基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時間為10 50min。
4.如權利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于濺射所述BN層的步驟采用如下方式實現工藝條件為采用磁控濺射法，使用硼靶，硼靶的功率為11 13kw，以氬氣為濺射氣體，氬氣流量為100 300sccm，以氮氣為反應氣體，氮氣的流量為20 lOOsccm，對基體施加偏壓為-100 -300V，基體的溫度為20 200°C，鍍膜時間為10 50min。
5.如權利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于該鐵基合金表面鍍膜方法還包括在濺射所述不銹鋼層的步驟之前，對基體進行氬氣等離子體清洗。
6.如權利要求I所述的鐵基合金表面鍍膜方法，其特征在于該基體的材質為刃具鋼、模具鋼、量具鋼及含鉻的不銹鋼中的一種。
7.一種鍍膜件，包括鐵基合金基體，其特征在于該鍍膜件還包形成于基體上的CrON層、形成于CrON層上的銥金屬層以及形成于銥金屬層上的BN層。
8.如權利要求7所述的鍍膜件，其特征在于該CrON層的厚度為2(T50nm;該銥金屬層的厚度為80 150nm ;該BN層的厚度為100 200nm。
9.如權利要求7所述的鍍膜件，其特征在于所述CrON層、銥金屬層及BN層均通過磁控濺射形成。
全文摘要
本發明提供一種鐵基合金表面鍍膜方法，包括以下步驟提供鐵基合金基體；于基體上濺射CrON層；于CrON層上濺射銥金屬層；于銥金屬層上濺射BN層。本發明還提供一種由上述被方法制得的鍍膜件。本發明的鍍膜件具有較好高溫抗氧化性能。
文檔編號C23C14/06GK102758187SQ20111010635
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者張新倍, 王瑩瑩, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司