專利名稱：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、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點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；當溫度逐漸升高，Cr2O3層變得不穩(wěn)定并開始分解，使得不銹鋼基體內(nèi)部F e、Ni等金屬離子向Cr2O3層擴散，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，同時也會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、氮氧化鉻層及氧化鋁層。—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，以氮氣及氧氣為反應(yīng)氣體，于鉻層上磁控濺射氮氧化鉻層；以鋁靶為靶材，以氧氣為反應(yīng)氣體，于氮氧化鉻層上磁控濺射氧化鋁層。本發(fā)明被覆件的制造方法，在基體上通過磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層、氮氧化鉻層及氧化鋁層。所述鉻層及氮氧化鉻層的形成，可有效提高所述基體的高溫抗氧化性；所述氧化鋁層的形成可防止所述氮氧化鉻層被刮傷，從而使所述被覆件10具有良好的耐磨性。此外，當被覆件為用于成型鎂、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點材料的成型模具時， 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，還可延長被覆件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明一較佳實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的示意圖。主要元件符號說明被覆件10基體11鉻層13氮氧化鉻層15氧化鋁層17〔0022〕鍍膜機100
〔0023〕鍍膜室20
〔0024〕真空泵30
〔0025〕軌跡21
〔0026〕第一靶材22
〔0027〕第二靶材23
〔0028〕氣源2具體實施例方式
〔0029〕 請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施例的被覆件10包括基體11、依次形成于基體11上 的鉻層13、氮氧化鉻((！^)⑷層15及氧化鋁““0》層17。 〔0030〕 所述基體11的材質(zhì)為不銹鋼、模具鋼或高速鋼等。
〔0031〕 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材料的成型模具。 〔0032〕 所述鉻層13、01-0^層15及八1203層17可分別通過磁控濺射鍍膜法形成。 〔0〇33〕 所述鉻層13的厚度為100 200歷。
〔0034〕 所述層15的厚度為0丨5 1 ^ 0。所述層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^ 151
〔0035〕 所述41203層17的厚度為0丨3 0丨5 “ III。
〔0036〕 請一并參閱圖2所示，本發(fā)明一較佳實施例的被覆件10的制造方法主要包括如下 步驟
〔0037〕 提供一基體11。該基體11可以通過沖壓成型得到。
〔0038〕 對該基體11進行預(yù)處理。該預(yù)處理可包括常規(guī)的對基體11進行化學除油、除蠟、 酸洗、超聲波清洗及烘干等步驟。
〔0039〕 提供一鍍膜機100，將所述基體11置于該鍍膜機100內(nèi)，采用磁控濺射鍍膜法依次 于基體11上形成鉻層13、0側(cè)層15及八1203層17。
〔0040〕 如圖2所示，該鍍膜機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)架帶動基體11沿圓形軌跡21運行，且基體11在沿軌跡21運行時亦自 轉(zhuǎn)。二第一靶材22與二第二靶材23關(guān)于軌跡21的中心對稱設(shè)置，且二第一靶材22相對 地設(shè)置在軌跡21的內(nèi)外側(cè)，二第二靶材23相對地設(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24，氣體經(jīng)該氣源通道25進入所述鍍膜室20中。 當基體11穿過二第一靶材22之間時，將鍍上第一靶材22表面濺射出的粒子，當基體11穿 過二第二靶材23之間時，將鍍上第二靶材23表面濺射出的粒子。本實例中，所述第一靶材 22為鉻靶，所述第二靶材23為鋁靶。
〔0041〕 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)為對該鍍膜室20進行抽真空處理至本底真空度為8丨0父10—3？⑴以氬氣為工作氣體，向 鍍膜室20內(nèi)通入流量為100 2008(^111的氬氣，于基體11上施加-100 -300^的偏壓， 加熱該鍍膜室20至100 1501〈即鍍膜溫度為100 1501〉，開啟第一靶材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O原子結(jié)合形成Cr2O3保護膜，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，以氮氣及氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氮氣的流量為10 lOOsccm、氧氣的流量為10 lOOsccm，沉積該 CrON層15。沉積該CrON層15的時間為30 60min，沉積完畢后關(guān)閉所述第一靶材22的電源并停止通入氮氣。所述的CrON層15在其形成過程中可形成Cr_0及Cr-N兩相化合物，該兩相化合物同時形成可相互抑制各相晶粒的生長，從而可降低各相晶粒的尺寸，增強該CrON層15的致密性而達到阻礙氧氣向CrON層15內(nèi)部擴散的作用，可進一步防止基體11發(fā)生氧化而失效。于該CrON層15上形成Al2O3層17。形成該Al2O3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，以氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氧氣的流量為50 lOOsccm，開啟所述第二靶材23的電源，設(shè)置其功率為5 10kw，沉積該 Al2O3層17。沉積該Al2O3層17的時間為20 40min。所述Al2O3層17具有高熔點、高硬度及優(yōu)異的耐磨性能，因此該Al2O3層17能夠?qū)?CrON層15進行保護，防止CrON層15被刮傷。關(guān)閉負偏壓及靶材的電源，停止通入氬氣及氧氣，待所述Al2O3層17冷卻后，向鍍膜內(nèi)通入空氣，打開鍍膜室門，取出鍍覆有鉻層13、CrON層15及Al2O3層17的基體11。本發(fā)明較佳實施例被覆件10的制造方法在基體11上通過磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層13、CrON層15及Al2O3層17。所述鉻層13及CrON層15的形成，可有效提高所述基體11的高溫抗氧化性；所述Al2O3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，當被覆件10為用于成型鎂、鎂合金、鋁或鋁合金等低熔點材料的成型模具時，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，還可延長被覆件10的使用壽命。下面通過實施例來對本發(fā)明進行具體說明。實施例1(1)磁控濺射形成鉻層13對該鍍膜室20進行抽真空處理至本底真空度為8X 10_3Pa，以氬氣為工作氣體，向鍍膜室20內(nèi)通入流量為150SCCm的氬氣，于基體11上施加-200V的偏壓，加熱該鍍膜室20 至120°C (即鍍膜溫度為120°C )，開啟第一靶材22的電源，設(shè)置其功率為8kw，沉積該鉻層 13。沉積該鉻層13的時間為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， 以氮氣及氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氮氣的流量為30sCCm、氧氣的流量為40sCCm，沉積該CrON 層15。沉積該CrON層15的時間為40min，沉積完畢后關(guān)閉所述第一靶材22的電源并停止通入氮氣。
(3)磁控濺射形成Al2O3層17保持氬氣流量、鍍膜溫度及施加于基體11的偏壓不變，以氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氧氣的流量為SOsccm，開啟所述第二靶材23的電源，設(shè)置其功率為8kw，沉積該Al2O3層17。 沉積該Al2O3層17的時間為40min。實施例2(1)磁控濺射形成鉻層13對該鍍膜室20進行抽真空處理至本底真空度為8X 10_3Pa，以氬氣為工作氣體，向鍍膜室20內(nèi)通入流量為150SCCm的氬氣，于基體11上施加-200V的偏壓，加熱該鍍膜室20 至120°C (即鍍膜溫度為120°C )，開啟第一靶材22的電源，設(shè)置其功率為5kw，沉積該鉻層 13。沉積該鉻層13的時間為lOmin。 (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， 以氮氣及氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氮氣的流量為60SCCm、氧氣的流量為SOsccm，沉積該CrON 層15。沉積該CrON層15的時間為60min，沉積完畢后關(guān)閉所述第一靶材22的電源并停止通入氮氣。(3)磁控濺射形成Al2O3層17保持氬氣流量、鍍膜溫度及施加于基體11的偏壓不變，以氧氣為反應(yīng)氣體，設(shè)置氧氣的流量為lOOsccm，開啟所述第二靶材23的電源，設(shè)置其功率為8kw，沉積該Al2O3層 17。沉積該Al2O3層17的時間為30min。性能測試將上述制得的被覆件10進行電磁屏蔽效能測試、百格測試、鹽霧測試和高溫高濕測試，具體測試方法及結(jié)果如下(1)高溫抗氧化測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。測試表明，由本發(fā)明實施例1及2所制得的被覆件10經(jīng)800°C熱處理IOh后未見發(fā)生氧化、脫落等不良?？梢?，由本發(fā)明實施例方法所制得的被覆件10具有良好的高溫抗氧化性。(2)耐磨性測試采用5700型線性耐磨性測試儀，在載荷為Ikg力的作用下，以2英寸的滑行長度、 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)明實施例1和2所制得的被覆件10在10個循環(huán)后均沒有露出基材。可見，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、 氮氧化鉻層及氧化鋁層。
2.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述鉻層、氮氧化鉻層及氧化鋁層分別通過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，其特征在于所述氮氧化鋁層中鋁元素的質(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，所述氧化鋁層的厚度為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，以氮氣及氧氣為反應(yīng)氣體，于鉻層上磁控濺射氮氧化鉻層；以鋁靶為靶材，以氧氣為反應(yīng)氣體，于氮氧化鉻層上磁控濺射氧化鋁層。
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現(xiàn)以氬氣為工作氣體，設(shè)置氬氣流量為100 200SCCm，設(shè)置氮氣的流量為10 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氧化鋁層的步驟采用如下方式實現(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)置氧氣的流量為50 lOOsccm，設(shè)置鋁靶的電源功率為5 10kw，鍍膜溫度為100 150°C，沉積時間為20 40min。
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、氮氧化鉻層及氧化鋁層。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，在基體上通過磁控濺射鍍膜法依次形成鉻層、氮氧化鉻層及氧化鋁層。
文檔編號C23C14/35GK102560341SQ201010598888
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者廖高宇, 張新倍, 熊小慶, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人: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