專利名稱：一種磁性耐磨鍍膜及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍膜，特別涉及一種磁性耐磨鍍膜及其制作方法。
背景技術(shù)：
類金剛石碳(Diamond-Like Carbon，DLC)是指一系列主要以sp3鍵結(jié)結(jié)合的非晶態(tài)碳。類金剛石碳膜具有和鉆石薄膜相似的高硬度、高導熱性、寬光學透過范圍、良好的電學性能、高表面光潔度以及良好的耐磨損性能等優(yōu)良特性，因此，可應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，從電子元器件、光學元件、醫(yī)療器材到刀具、模具、機械零件等抗磨損的場合，其應(yīng)用均深具潛力。
類金剛石碳膜應(yīng)用時，為了降低類金剛石碳膜的內(nèi)應(yīng)力及增加其和基底之間的附著力，常采用在類金剛石碳膜和基底之間鍍覆中間膜層的方法，通過適當中間膜層的組合，不僅可以使類金剛石碳膜與基底能夠牢固附著，而且還可以使類金剛石碳膜的耐磨損和耐腐蝕性能得到進一步提升，甚至可以賦予類金剛石碳膜新特性。
隨著科技日益進步發(fā)展，未來鍍膜材料的應(yīng)用不僅需要高硬度、耐磨損和耐腐蝕性能好的鍍膜，同時也需要鍍膜具備更多功能特性，如磁性等，以此來不斷拓展類金剛石碳膜的應(yīng)用領(lǐng)域。
因此，有必要提供一種磁性耐磨鍍膜及其制作方法，以期能廣泛應(yīng)用于既需要具有磁性又要求耐磨損和耐腐蝕的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容以下將以實施例說明一種磁性耐磨鍍膜及其制作方法。
所述磁性耐磨鍍膜，其包括一化學鎳層，及一位于該化學鎳層表面的類金剛石碳層。
所述磁性耐磨鍍膜的制作方法包括以下步驟將一基底在一化學鍍鎳設(shè)備中鍍覆一化學鎳層；及在一濺鍍裝置中在該化學鎳層上形成一類金剛石碳層。
上述鍍膜及其制作方法，其優(yōu)點在于首先，所形成的多層鍍膜結(jié)合了化學鎳層和類金剛石碳層的優(yōu)異特性，其硬度高，耐磨損性能和耐腐蝕性良好，并具有一定磁性功能，擴大了類金剛石碳鍍膜的應(yīng)用范圍；其次，類金剛石碳層和基底之間的附著力得到進一步提升，延長了鍍膜的使用壽命。

圖1是本實施例形成于基底上的磁性耐磨鍍膜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實施例濺鍍裝置示意圖。
圖3是本實施例磁性耐磨鍍膜的制作方法示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1，本實施例所提供的磁性耐磨鍍膜20的結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在基底10上依次包括一化學鎳層12、一過渡層14及一類金剛石碳層16。
該化學鎳層12厚度范圍為5～50微米。
該中間過渡層14為一優(yōu)選層，其可以增加類金剛石碳層16和化學鎳層12之間的附著力，提升磁性耐磨鍍膜20的質(zhì)量，過渡層14可為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，本實施例選用多層結(jié)構(gòu)，該過渡層14包括一第一過渡層141及一第二過渡層142。該第一過渡層141的材質(zhì)可選自鉻、鈦或鈦化鉻，本實施例為鉻。該第二過渡層142的材質(zhì)可選自氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻，本實施例為氮化鉻。
請一并參閱圖1、圖2和圖3，本實施例提供一磁性耐磨鍍膜20的制作方法包括以下步驟第一步，在基底10上鍍覆一化學鎳層12。
首先，對基底10進行超音波脫脂和電解脫脂處理，將基底10表面的油脂等有機污物脫除；其次，將基底10送入到化學鍍鎳設(shè)備中鍍覆化學鎳層，化學鎳，也稱無電解鎳(Electroless Nickel)，其具有膜層均勻質(zhì)量好、可鍍覆在復(fù)雜工件上、具有磁性、耐腐蝕性能佳等特點。化學鍍鎳的鍍液主要為硫酸鎳、氯化鎳溶液，在與還原劑共存的條件下靠自催化化學反應(yīng)，在已經(jīng)脫脂清洗的基底10表面沉積一化學鎳層12，厚度范圍為5～50微米。
然后，將已經(jīng)鍍覆了化學鎳層12的基底10用溫水進行清洗，以除去殘留在化學鎳層12上的化學溶液。
優(yōu)選地，為了獲得質(zhì)量較好的鍍覆質(zhì)量，在基底10上鍍覆化學鎳層12之前可先對基底10進行預(yù)鍍鎳處理，在基底10表面形成一預(yù)鍍鎳層。預(yù)鍍的鍍液主要為氯化鎳溶液，以2伏特直流電壓加到預(yù)鍍設(shè)備上進行預(yù)鍍鎳，預(yù)鍍時間為30～60秒(s)。
優(yōu)選地，為了提升化學鎳層硬度，可對清洗后的化學鎳層12熱處理1小時(h)，熱處理溫度范圍為350～450攝氏度(℃)。
第二步，在化學鎳層12上鍍覆一過渡層14，本步驟為本實施例的優(yōu)選步驟。本實施例提供的過渡層14包括一第一過渡層141及一第二過渡層142。該第一過渡層141的材質(zhì)可選自鉻、鈦或鈦化鉻，本實施例為鉻。該第二過渡層142的材質(zhì)可選自氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻，本實施例為氮化鉻。
首先，在化學鎳層12上鍍覆一第一過渡層141，將已經(jīng)鍍覆了化學鎳層12的基底10置于一濺鍍裝置30中。濺鍍裝置可為射頻濺鍍裝置、直流濺鍍裝置或交流濺鍍裝置。
如圖2所示的濺鍍裝置300，其包括一濺鍍腔30、一電源32、一偏壓電源34，一第一電極工作臺36、一第二電極工作臺38，其與第一電極工作臺成相對設(shè)置，該濺鍍腔30的腔體側(cè)壁上設(shè)置有一抽氣口51、一進氣口52，并分別通過一抽氣控制閥61、一進氣控制閥62進行氣流控制。該電源32和第一電極工作臺36及第二電極工作臺38分別相連，可以選用射頻電源、交流電源或直流電源，本實施例選用直流電源。該偏壓電源34和第一電極工作臺36相連，在第一電極工作臺36上施加一負偏壓，以負偏壓加速正離子向基底10方向運動，該偏壓電源34可以選用交流電源或直流電源，本實施例選用直流偏壓電源。
基底10置于第一電極工作臺36上，將一金屬靶材40a置于第二電極工作臺38上，該金屬靶材40a可以是鉻、鈦或鈦化鉻，本實施例選用鉻。
開啟抽氣控制閥61通過抽氣口51將濺鍍腔30內(nèi)抽為真空狀態(tài)，開啟第一進氣控制閥62通過進氣口52通入一惰性氣體進入濺鍍腔30內(nèi)，該惰性氣體可選用如氬氣、氪氣、氙氣、氡氣，本實施例選用氬氣。氣體流量控制在范圍1～100標準毫升/分鐘(sccm)。
開啟濺鍍裝置電源32。惰性氬氣在電源32作用下形成300～1000瓦特(W)高能氬等離子體轟擊金屬靶材40a，使靶材表面濺射出原子到達基底101沉積?？刂茷R鍍腔30內(nèi)的濺鍍溫度，范圍為室溫～150攝氏度(℃)。控制濺鍍腔30內(nèi)的濺鍍壓力，范圍為1～10×10-5帕斯卡(Pa)。控制濺鍍時間，在化學鎳層12上形成第一過渡層141，本實施例所形成的第一過渡層141為一金屬鉻層。
其次，在第一過渡層141上鍍覆一第二過渡層142，原理類似于第一過渡層141的形成，仍然使用金屬靶材40a，不同之處是需要開啟進氣控制閥62通過進氣口52通入一惰性氣體與氮氣的混合氣體進入濺鍍腔30內(nèi)，該惰性氣體可選用如氬氣、氪氣、氙氣、氡氣，本實施例選用氬氣。混合氣體流量控制在范圍1～100標準毫升/分鐘(sccm)。惰性氬氣與氮氣的混合氣體在電源作用下形成氬等離子體與氮等離子體的混合等離子體轟擊金屬靶材40a，濺射出的金屬原子和氮等離子體反應(yīng)形成金屬氮化物?？刂茷R鍍腔30內(nèi)的濺鍍溫度，范圍為室溫～150攝氏度(℃)?？刂茷R鍍腔30內(nèi)的濺鍍壓力，范圍為1～10×10-5帕斯卡(Pa)?？刂茷R鍍時間，在第一過渡層141上形成第二過渡層142，本實施例所形成的第二過渡層142為一金屬氮化鉻層。
第三步，在過渡層14上鍍覆一類金剛石碳層16。
原理類似于過渡層14的形成，不同之處是更換金屬靶材40a為一碳靶材40b，并開啟進氣控制閥62通過進氣口52通入一惰性氣體與含氫氣體的混合氣體進入濺鍍腔30內(nèi)，該惰性氣體可選用如氬氣、氪氣、氙氣、氡氣，本實施例選用氬氣，該含氫氣體可選用氫氣、甲烷、乙炔，本實施例選用氫氣?；旌蠚怏w流量控制在范圍1～100標準毫升/分鐘(sccm)。惰性氬氣與氫氣的混合氣體在電源作用下形成氬等離子體與氫等離子體的混合等離子體轟擊碳靶材40b，濺射出的碳原子和氫等離子體反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物最后沉積在過渡層14，本實施例是沉積在過渡層14的第二過渡層142上?？刂茷R鍍腔30內(nèi)的濺鍍溫度，范圍為室溫～150攝氏度(℃)。控制濺鍍腔30內(nèi)的濺鍍壓力，范圍為1～10×10-5帕斯卡(Pa)?？刂茷R鍍時間，在第二過渡層142上形成一類金剛石碳層16。
上述鍍膜及其制作方法，其優(yōu)點在于首先，所形成的多層鍍膜由于結(jié)合了化學鎳層與類金剛石碳層的優(yōu)異特性，其硬度高，耐磨損性能和耐腐蝕性良好，并具有一定磁性功能，擴大了類金剛石碳膜的應(yīng)用范圍；其次，類金剛石碳層和基底之間的附著力得到進一步提升，延長了鍍膜的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種磁性耐磨鍍膜，其包括一化學鎳層，及一位于該化學鎳層表面的類金剛石碳層。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性耐磨鍍膜，其特征在于，所述化學鎳層的厚度范圍為5～50微米。
3.一種磁性耐磨鍍膜，其依次包括一化學鎳層，一過渡層，及一類金剛石碳層。
4.如權(quán)利要求3所述的磁性耐磨鍍膜，其特征在于，所述化學鎳層的厚度范圍為5～50微米。
5.如權(quán)利要求3所述的磁性耐磨鍍膜，其特征在于，所述過渡層包括一第一過渡層及一第二過渡層，該第一過渡層的材質(zhì)為鉻、鈦或鈦化鉻，該第二過渡層的材質(zhì)為氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻。
6.一種磁性耐磨鍍膜的制作方法，其包括以下步驟將一基底在一化學鍍鎳設(shè)備中鍍覆一化學鎳層；及在一濺鍍裝置中，在該化學鎳層上濺鍍一類金剛石碳層。
7.如權(quán)利要求6所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，進一步包括在基底上鍍覆化學鎳層之前，先在基底表面鍍覆一預(yù)鍍鎳層。
8.如權(quán)利要求7所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，所述預(yù)鍍鎳層的鍍覆時間為30～60秒。
9.如權(quán)利要求6所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，進一步包括將基底上鍍覆的化學鎳層在350～450攝氏度下進行熱處理。
10.如權(quán)利要求9所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，所述熱處理時間為1小時。
11.如權(quán)利要求6所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，所述類金剛石碳層于一惰性氣體與含氫氣體的混合濺鍍氣氛下濺鍍而成。
12.如權(quán)利要求11所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣、氪氣、氙氣或氡氣。
13.如權(quán)利要求11所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，所述含氫氣體為氫氣、甲烷或乙炔。
14.如權(quán)利要求6所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，在濺鍍類金剛石碳層之前，還包括以下步驟將鍍覆有化學鎳層的基底在一濺鍍裝置中，在該化學鎳層上先行濺鍍一過渡層。
15.如權(quán)利要求6或14所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，濺鍍過程中控制通入濺鍍裝置的形成等離子體氣體的流量范圍為1～100標準毫升/分鐘。
16.如權(quán)利要求6或14所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，濺鍍過程中控制濺鍍裝置內(nèi)濺鍍溫度范圍為室溫～150攝氏度。
17.如權(quán)利要求6或14所述的磁性耐磨鍍膜的制作方法，其特征在于，濺鍍過程中控制濺鍍裝置內(nèi)濺鍍壓力范圍為1～10×10-5帕斯卡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁性耐磨鍍膜，其包括一化學鎳層，及一位于該化學鎳層表面的類金剛石碳層。本發(fā)明還提供一種磁性耐磨鍍膜的制作方法，其采用化學鍍鎳法形成化學鎳層，采用濺鍍方法形成類金剛石碳層。該方法所制作的鍍膜質(zhì)量好、附著力強、硬度高，耐磨損和耐腐蝕性能良好，并具有一定磁性功能。
文檔編號C23C14/34GK1986213SQ20051012103
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者蕭博元, 林志泉 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