專利名稱：鍍膜件及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鍍膜件及其制備方法。
背景技術：
物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)制備保護性涂層已成功地應用于工業。對于一些硬度不高的金屬基材，通常在其表面PVD鍍過渡金屬氮化物和/或碳化物等陶瓷涂層。該類陶瓷涂層具有較高的硬度、良好的化學穩定性，是各類金屬基材表面強化硬質薄膜的首選材料。然而它們同時具有高脆性、高殘余應力、與金屬基材結合力差等缺陷，在施加外力的情況下，所鍍的陶瓷涂層容易因為內部的應力缺陷導致失效。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種有效解決上述問題的PVD鍍膜件。另外，本發明還提供一種上述鍍膜件的制備方法。一種鍍膜件，其包括基材及形成于基材表面的合金層，該合金層含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為6(Γ95%，硅的原子百分含量為f 20%，硼的原子百分含量為1 10%，碳的原子百分含量為1 10。/0。一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟
提供基材；
制備一合金祀，該合金IE中含有鐵、娃、硼及碳；
采用濺射法，并使用上述步驟制備的合金靶，在基材的表面形成一合金層，該合金層含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為60、5%，硅的原子百分含量為廣20%，硼的原子百分含量為廣10%，碳的原子百分含量為f 10%。本發明鍍膜件的制備方法，采用PVD鍍膜技術并使用特殊成份的合金靶，在基材的表面制備獲得合金層，所述合金層具有較高的硬度，可有效防止基材被磨損，且所述合金層與基材附著牢固，克服了一般硬質膜層具有高脆性、高殘余應力等缺陷，相應地延長了鍍膜件的使用壽命。所述制備方法工藝簡單、綠色環保且成本低廉。
圖I是本發明一較佳實施例鍍膜件的剖視 圖2是本發明一較佳實施例真空鍍膜機的示意圖。主要元件符號說明
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軌跡丨25I真空泵|30|
如下具體實施方式
將結合上述附圖進一步說明本發明。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明一較佳實施方式的鍍膜件10包括基材11、及形成于基材11表面的合金層13。
基材11的材質可為不銹鋼或銅合金，但不限于該兩種材質。該合金層13含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為60、5%，硅的原子百分含量為f 20%，硼的原子百分含量為f 10%，碳的原子百分含量為f 10%。該合金層13的厚度為5(Tl00nm。該合金層13具有較高的硬度。本發明一較佳實施方式的鍍膜件10的制備方法包括如下步驟
提供基材11。該基材11的材質可為不銹鋼或銅合金，但不限于該兩種材質。對該基材11進行預處理，該預處理可包括除油除蠟、去離子水噴淋及烘干等步驟。制備合金靶23，該合金靶23中含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為6(Γ95%，硅的原子百分含量為f 20%，硼的原子百分含量為f 10%，碳的原子百分含量為I 10%。該合金靶23的制備采用電弧熔煉法，使用塊狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為60 95%、1 20%、1 10%及1 10% ;將原料放入一水冷銅坩堝中進行熔煉，熔煉溫度為200(Γ2500 ，反復熔煉至形成均勻的合金坯。該合金靶23的制備也可采用高頻感應熔煉法，使用塊狀或粉狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為6(T95%、f20%、f 10%及f 10% ；將原料放入一坩堝中進行熔煉，對坩堝進行感應加熱，熔煉溫度為180(T200(TC，反復熔煉至形成均勻的合金坯。對合金坯進行機械加工使形成相應的靶材形狀，即制得合金靶23。米用派射法在基材11的表面形成一合金層13,該合金層13含有鐵、娃、硼及碳,其中鐵的原子百分含量為6(Γ95%，硅的原子百分含量為f 20%，硼的原子百分含量為f 10%，碳的原子百分含量為廣10%。結合參閱圖2，提供一真空鍍膜機20，該真空鍍膜機20包括一鍍膜室21及連接于鍍膜室21的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室21抽真空。該鍍膜室21內設有轉架(未圖示)、相對設置的二合金靶23。轉架帶動基材11沿圓形的軌跡25公轉，且基材11在沿軌跡25公轉時亦自轉。形成該合金層13的具體操作方法可為將基材11固定于鍍膜室21內的轉架上，抽真空使該鍍膜室21的本底真空度為8X10_3Pa，加熱該鍍膜室21使基材11的溫度為100^1800C ;向鍍膜室21內通入工作氣體氬氣，氬氣的流量為15(T300sCCm，開啟并設定合金靶23的功率為l(Tl5kw，設定施加于基材11的偏壓為-10(T-150V，沉積所述合金層13。沉積所述合金層13的時間為4(T70min。該合金層13的厚度為5(Tl00nm，其具有較高的硬度。這是由于硅、硼及碳的加入，一方面能導致鐵基合金的晶格結構發生崎變，可有效抵抗晶體位錯的移動，從而提聞合金層13的強度；另一方面硅、硼及碳元素大部分與鐵形成共價鍵，而共價鍵的強度較高，從而有效提高了合金層13的硬度。下面通過實施例來對本發明進行具體說明。實施例I
本實施例所使用的真空鍍膜機20為中頻磁控濺射鍍膜機。本實施例所使用的基材11為不銹鋼。制備合金靶23:采用電弧熔煉法，使用塊狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為70%、15%、10%及5%，將原料混合進行熔煉，熔煉溫度為 2500 0C ο沉積合金層13 :基材11的溫度為100°C，工作氣體氬氣的流量為150sCCm，靶材24 的功率為15kW，施加于基材11的偏壓為-100V，沉積時間為40min。本實施例中合金層13的厚度為50nm。實施例2
本實施例所使用的真空鍍膜機20為中頻磁控濺射鍍膜機。本實施例所使用的基材11為銅合金。制備合金靶23:采用高頻感應熔煉法，使用塊狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為90%、5%、4%及1%，將原料混合進行熔煉，熔煉溫度為 2000°C。沉積合金層13 :基材11的溫度為180°C，工作氣體氬氣的流量為300sCCm，靶材24的功率為10kw，施加于基材11的偏壓為-150V，沉積時間為60min。本實施例中合金層13的厚度為lOOnm。硬度測試結果表明，由本發明實施例I及2所制得的合金層13的鉛筆硬度均大于9H。本發明鍍膜件10的制備方法，采用PVD鍍膜技術并使用特殊成份的合金靶23，在基材11的表面制備獲得合金層13，所述合金層13具有較高的硬度，可有效防止基材11被磨損，且該合金層13與基材11附著牢固，克服了一般硬質膜層具有高脆性、高殘余應力等的缺陷，相應地延長了鍍膜件10的使用壽命。所述制備方法工藝簡單、綠色環保，且使用的合金靶，其原料成本及制造成本低廉，可降低鍍膜件10的制備成本。
權利要求
1.一種鍍膜件，包括基材及形成于基材表面的合金層，其特征在于該合金層含有鉄、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為6(Γ95%，硅的原子百分含量為f 20%，硼的原子百分含量為廣10%，碳的原子百分含量為f 10%。
2.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該基材的材質為不銹鋼或銅合金。
3.如權利要求I所述的鍍膜件，其特征在于該合金層采用濺射法形成，其厚度為50 IOOnm0
4.一種鍍膜件的制備方法，其包括如下步驟 提供基材； 制備ー合金祀，該合金IE中含有鐵、娃、硼及碳； 采用濺射法，并使用上述步驟制備的合金靶，在基材的表面形成一合金層，該合金層含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為60、5%，硅的原子百分含量為廣20%，硼的原子百分含量為廣10%，碳的原子百分含量為f 10%。
5.如權利要求4所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于該基材的材質為不銹鋼或銅I=I O
6.如權利要求4所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述制備合金靶的步驟采用如下方式實現采用電弧熔煉法，使用塊狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為6(T95%、f 20%、f 10%及f 10% ;將原料放入一水冷銅坩堝中進行熔煉，熔煉溫度為2000 2500で。
7.如權利要求4所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于所述制備合金靶的步驟采用如下方式實現采用高頻感應熔煉法，使用塊狀或粉狀的鐵、硅、硼及碳為原料，其中原料中鐵、硅、硼及碳的原子百分含量分別為60 95%、1 20%、1 10%及1 10% ;將原料放入一坩堝中進行熔煉，熔煉溫度為1800 2000で。
8.如權利要求4所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于濺射形成所述合金層的步驟的エ藝參數為基材的溫度為10(Tl80°C，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為15(T300sCCm，合金靶的功率為l(Tl5kw，施加于基材的偏壓為-10(T-150V，沉積時間為4(T70min。
9.如權利要求4所述的鍍膜件的制備方法，其特征在于該合金層的厚度為5(Tl00nm。
全文摘要
本發明提供一種鍍膜件，其包括基材及形成于基材表面的合金層，該合金層含有鐵、硅、硼及碳，其中鐵的原子百分含量為60~95%，硅的原子百分含量為1~20%，硼的原子百分含量為1~10%，碳的原子百分含量為1~10%。本發明還提供一種上述鍍膜件的制備方法。本發明鍍膜件的制備方法，采用PVD鍍膜技術并使用特殊成份的合金靶，在基材的表面制備獲得合金層，所述合金層具有較高的硬度且與基材附著牢固，可有效防止基材被磨損，相應地延長了鍍膜件的使用壽命。所述制備方法工藝簡單、綠色環保且成本低廉。
文檔編號C23C14/16GK102758175SQ20111010678
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, 戴龍文, 林順茂, 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