專利名稱：一種具有多層鍍膜的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具，尤其是一種具有多層鍍膜的模具。
背景技術(shù)：
隨著社會發(fā)展，科技進步，人們對于模具的性能要求愈來愈高。但是，通常模具基材一般難以滿足較高綜合性能的要求，因此往往需采用表面處理技術(shù)在模具基材表面鍍上一些修飾材料，以便于在一定程度上彌補模具基材本身的不足。
近年來，在科學技術(shù)快速發(fā)展的推動下，表面處理技術(shù)中出現(xiàn)了一種類金剛石碳鍍層。類金剛石碳是在結(jié)構(gòu)中混合了SP2石墨平面鍵結(jié)與SP3四面體鉆石共價鍵結(jié)的非晶態(tài)碳。類金剛石碳中的SP2鍵結(jié)的石墨組織，層與層之間以微弱的范德華鍵鍵結(jié)，導致層與層間極易滑動，可使類金剛石碳鍍層具有低摩擦系數(shù)與潤滑等效果，具有較好的脫膜性。
由于類金剛石碳具有良好的鍍層性能，在模具表面處理技術(shù)中應(yīng)用較多。目前，通常采用單層純類金剛石碳鍍層來改善模具性能，而當類金剛石碳鍍膜厚度太厚時，會產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，使其與基材附著性不佳，易脫落；厚度太薄時，容易使基材元素擴散至保護膜表層，導致類金剛石碳鍍膜變色而與基材發(fā)生反應(yīng)，喪失其脫膜性。
有鑒于此，提供一種與基材附著性強，且脫膜性佳的鍍膜模具實為必需。

發(fā)明內(nèi)容下面將以具體實施例說明一種與基材附著性強，且脫膜性佳的鍍膜模具。
一種具有多層鍍膜的模具，包括一基材，以及在該基材上依次形成的一鉻層或硅化鉻層，一硅層，一碳化硅層，一碳化硅與碳的組合層及一含氫類金剛石碳層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述具有多層鍍膜的模具，通過在基材上形成一鉻層或硅化鉻層以及一硅層，可增強后續(xù)鍍層與基材的附著性；最外層選用含氫類金剛石碳材，可有效增強模具的脫膜性；另，碳化硅具有較強的硬度，中間采用一碳化硅層及一碳化硅與碳的組合層，可增強模具的耐磨性。

圖1是本實施例所提供的具有多層鍍膜的模具示意圖。
圖2是本實施例中形成該具有多層鍍膜的模具的裝置示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。
請參見圖1，一種具有多層鍍膜的模具100，包括一基材110，以及一鉻層或硅化鉻層120，一硅層130，一碳化硅層140，一碳化硅與碳的組合層150及一含氫類金剛石碳層160。
其中，該基材110的材質(zhì)為不銹鋼，如鐵碳鉻合金、鐵碳鉻鉬合金、鐵碳鉻硅合金、鐵碳鉻鎳鉬合金、鐵碳鉻鎳鈦合金、鐵碳鉻鎢錳合金、鐵碳鉻鎢釩合金、鐵碳鉻鉬釩合金或鐵碳鉻鉬釩硅合金等。
該鉻層或硅化鉻層120的厚度范圍為2～8納米，優(yōu)選為4～6納米。
該硅層130的厚度范圍也為2～8納米，優(yōu)選為4～6納米。
設(shè)置該鉻層或硅化鉻層120的目的在于增加后續(xù)鍍層與基材110的附著性。
所述碳化硅層140及碳化硅與碳的組合層150的厚度范圍均為20～100納米，優(yōu)選均為40～80納米。
所述含氫類金剛石碳層160的厚度范圍為20～3000納米，優(yōu)選為100～2000納米。
結(jié)合圖2，提供一濺鍍裝置200，該濺鍍裝置200具有一密封腔室210，該密封腔室210內(nèi)設(shè)置有一底座212，其可自由旋轉(zhuǎn)，一基材110設(shè)置于該底座212上，其可隨底座212一起旋轉(zhuǎn)，亦可自轉(zhuǎn)。腔室210內(nèi)與該底座212相對的位置設(shè)置有一可旋轉(zhuǎn)的固定裝置214，其上固定有一第一靶材222，一第二靶材232以及一第三靶材242。其中，該第一靶材222的材質(zhì)可選用鉻或硅化鉻，第二靶材232的材質(zhì)可選用硅或碳化硅，第三靶材242為石墨。
射頻電源224、234、244的負極分別與該第一靶材222、第二靶材232及第三靶材242連接，射頻電源224、234、244的正極均連接基材110。射頻電源224、234、244的工作頻率均為13.56百萬赫茲。一偏置電源250設(shè)置于底座212的一端，在底座212上施加一負偏壓，以加速正離子向基材110的沉積速度。偏置電源250可為直流或交流電源，本實施例中采用交流電源，其頻率為20～800千赫，優(yōu)選為40～400千赫，其電壓為-100～-30伏，優(yōu)選為-60～-40伏。
由于濺鍍時腔室210內(nèi)需充有工作氣體，工作氣體通常為不與靶材、基材110以及后續(xù)形成的鍍膜發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體，該惰性氣體可選用氬氣或氪氣。當然，根據(jù)待鍍膜層的需要，工作氣體可為上述惰性氣體與其它氣體的混合氣體，為此，該腔室210設(shè)置有一抽氣口260，一氣體輸入口270。
制作上述具有多層鍍膜的模具100包括以下步驟在基材110上形成一鉻層或硅化鉻層120。具體步驟為首先，從抽氣口260將腔室210抽為真空后，從氣體輸入口270向腔室210內(nèi)充入氬氣或氪氣，開啟射頻電源224，射頻電源234、244均處于關(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)固定裝置214或底座212，使第一靶材222處于與基材110垂直相對的位置，在第一靶材222與作為陽極的底座212之間發(fā)生輝光放電，由于氬氣分子在射頻電源224作用下會被離子化為帶正電荷的氬離子，在電場作用下，氬離子向負極即第一靶材222方向加速運動，并不斷撞擊第一靶材222的表面，氬離子的動能轉(zhuǎn)移至靶材原子，當靶材原子獲得足夠動能后，便脫離第一靶材222的表面而沉積在基材110上形成該鉻層或硅化鉻層120。該濺鍍過程中，基材110可進行自轉(zhuǎn)，以便在基材110表面濺鍍上比較均勻的鉻層或硅化鉻層120。該自轉(zhuǎn)速度可為10～200轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為20～80轉(zhuǎn)/分鐘。且控制濺鍍時間，使沉積在基材110上的鉻層或硅化鉻層120的厚度為2～8納米，優(yōu)選為4～6納米。
在鉻層或硅化鉻層120上形成一硅層130。與形成鉻層或硅化鉻層120原理類似，同樣使用濺鍍裝置200，開啟射頻電源234，關(guān)閉射頻電源224，244處于關(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)固定裝置214或底座212，使第二靶材232處于與基材110垂直相對的位置，在第二靶材232與作為陽極的底座212之間發(fā)生輝光放電，從而在鉻層或硅化鉻層120上形成一硅層130，本步驟中第二靶材232的材質(zhì)采用硅。該濺鍍過程中，基材110可進行自轉(zhuǎn)，以便在鉻層或硅化鉻層120表面濺鍍上比較均勻的硅層130。該自轉(zhuǎn)速度可為10～200轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為20～80轉(zhuǎn)/分鐘。且控制濺鍍時間，使沉積在鉻層或硅化鉻層120上的硅層130的厚度為2～8納米，優(yōu)選為4～6納米。
在硅層130上形成碳化硅層140。與形成硅層130原理類似，同樣使用濺鍍裝置200，不同之處是本步驟中第二靶材232的材質(zhì)采用碳化硅。射頻電源234處于開啟狀態(tài)，射頻電源224、244均處于關(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)固定裝置214或底座212，使第二靶材232處于與基材110垂直相對的位置，在第二靶材232與作為陽極的底座212之間發(fā)生輝光放電，從而于硅層130上形成一碳化硅層140。該濺鍍過程中，基材110可進行自轉(zhuǎn)，以便在硅層130表面濺鍍上比較均勻的碳化硅層140。該自轉(zhuǎn)速度可為10～200轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為20～80轉(zhuǎn)/分鐘。且控制濺鍍時間，使碳化硅層140的厚度為20～100納米，優(yōu)選為40～80納米。
在碳化硅層140上形成一碳化硅與碳的組合層150。與形成碳化硅層140原理類似，同樣使用濺鍍裝置200，不同之處是本步驟采用第二靶材232及第三靶材242共同濺鍍。射頻電源234處于開啟狀態(tài)，并開啟射頻電源244，射頻電源224處于關(guān)閉狀態(tài)，即，以第二靶材232與第三靶材242作為陰極，在第二靶材232、第三靶材242與底座212之間進行輝光放電，從而在碳化硅層140上形成一碳化硅與碳的組合層150。該濺鍍過程中，基材110可進行自轉(zhuǎn)，以便在碳化硅層140表面濺鍍上比較均勻的碳化硅與碳的組合層150。該自轉(zhuǎn)速度可為10～200轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為20～80轉(zhuǎn)/分鐘。且控制濺鍍時間，使該碳化硅與碳的組合層150的厚度為20～100納米，優(yōu)選為40～80納米。
在碳化硅與碳的組合層150上形成一含氫類金剛石碳層160。與形成組合層150原理類似，同樣使用濺鍍裝置200，不同之處是保持腔室210內(nèi)的壓力條件下，從抽氣口260將腔室210抽真空，再從氣體輸入口270向腔室210中輸入一定比例的氫氣與氬氣的混合氣體，該比例滿足條件氫氣在混合氣體中的體積比為5～20％。當然，也可以輸入氫氣與氪氣的混合氣體，甲烷與氬氣的混合氣體或甲烷與氪氣的混合氣體，其中，氫氣與甲烷在其混合氣體中所占的體積比5～20％。射頻電源244處于開啟狀態(tài)，射頻電源224處于關(guān)閉狀態(tài)，將射頻電源234關(guān)閉，即，以第三靶材242作為陰極，且第三靶材242處于與基材110垂直相對的位置，在第三靶材242與底座212之間進行輝光放電，從而在碳化硅與碳的組合層150上形成一含氫類金剛石碳層160。該濺鍍過程中，基材110可進行自轉(zhuǎn)，以便在碳化硅與碳的組合層150表面濺鍍上比較均勻的含氫類金剛石碳層160。該自轉(zhuǎn)速度可為10～200轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為20～80轉(zhuǎn)/分鐘。且控制濺鍍時間，使該含氫類金剛石碳層160的厚度為20～3000納米，優(yōu)選為100～2000納米。
經(jīng)過上述制程，最終得到在基材110上形成有一鉻層或硅化鉻層120，一硅層130，一碳化硅層140，一碳化硅與碳的組合層150，以及一含氫類金剛石碳層160的具有多層鍍膜的模具100。
本實施例所提供的具有多層鍍膜的模具100通過在基材110上形成一鉻層或硅化鉻層120以及一硅層130，可增強后續(xù)鍍層與基材110的附著性；最外層選用含氫類金剛石碳材，可有效增強模具100的脫膜性；另，碳化硅具有較強的硬度，中間采用一碳化硅層140及一碳化硅與碳的組合層150，可增強模具100的耐磨性。
權(quán)利要求
1.一種具有多層鍍膜的模具，包括一基材，其特征在于，該模具還包括在該基材上依次形成的一鉻層或硅化鉻層，一硅層，一碳化硅層，一碳化硅與碳的組合層以及一含氫類金剛石碳層。
2.如權(quán)利要求1所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述基材的材質(zhì)選自鐵碳鉻合金、鐵碳鉻鉬合金、鐵碳鉻硅合金、鐵碳鉻鎳鉬合金、鐵碳鉻鎳鈦合金、鐵碳鉻鎢錳合金、鐵碳鉻鎢釩合金、鐵碳鉻鉬釩合金以及鐵碳鉻鉬釩硅合金。
3.如權(quán)利要求1所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述鉻層或硅化鉻層的厚度范圍為2～8納米。
4.如權(quán)利要求3所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述鉻層或硅化鉻層的厚度范圍為4～6納米。
5.如權(quán)利要求1所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述硅層的厚度范圍為2～8納米。
6.如權(quán)利要求5所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述硅層的厚度范圍為4～6納米。
7.如權(quán)利要求1所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述碳化硅層及碳化硅與碳的組合層的厚度范圍均為20～100納米。
8.如權(quán)利要求7所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述碳化硅層及碳化硅與碳的組合層的厚度范圍均為40～80納米。
9.如權(quán)利要求1所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述含氫類金剛石碳層的厚度范圍為20～3000納米。
10.如權(quán)利要求9所述具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述含氫類金剛石碳層的厚度范圍為100～2000納米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有多層鍍膜的模具，其包括一基材，以及在該基材上依次形成的一鉻層或硅化鉻層，一硅層，一碳化硅層，一碳化硅與碳的組合層及一含氫類金剛石碳層。本發(fā)明通過在基材上形成一鉻層或硅化鉻層以及一硅層，可增強后續(xù)鍍層與基材的附著性；最外層選用含氫類金剛石碳材，可有效增強模具的脫膜性；另，碳化硅具有較強的硬度，中間采用一碳化硅層及一碳化硅與碳的組合層，可增強模具的耐磨性。
文檔編號C23C14/34GK1978191SQ20051010201
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者陳杰良 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