專利名稱：一種具有多層鍍膜的模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模具，特別涉及一種具有多層鍍膜的模具。
背景技術：
模造技術的核心在于模具的制作。模造過程中，模具通常需要承受較大的模壓力，因而制造模具時需要考慮下列幾點(1)良好的離型性，以避免與產品發(fā)生反應、粘附現象；(2)足夠的硬度及機械強度，以承受模造過程中的沖擊力；(3)耐磨性，以利成型產品及避免表面刮傷。為使模具達到上述要求，通常需在模具表面進行鍍膜，因此鍍膜技術不僅為模具制作的關鍵技術，更為影響模造產品良率高低的關鍵。
為得到品質更為優(yōu)良的模造產品，業(yè)界在模具的鍍膜技術上做出了很多努力，如現有技術揭示了一種模壓玻璃產品的模具，該模具的模壓面上覆蓋有超硬薄膜，該超硬薄膜由非晶碳及分布于其中的金剛石碳微粒組成，且金剛石微粒的粒徑為納米級。該模具模壓成型過程中，易于脫模、機械強度高、硬度好。但是，該模具的表面光滑性、耐磨性尚需進一步提高。
因此，有必要提供一種表面光滑度佳、耐磨性更好的鍍膜模具。

發(fā)明內容以下將以實施例說明一種具有多層鍍膜的模具。
一種具有多層鍍膜的模具，其包括一基底，該基底上依次形成有一過渡層，一含氮類金剛石碳層，一含氮、氫類金剛石碳層以及一含氫類金剛石碳層。
本實施例的具有多層鍍膜的模具，其優(yōu)點在于該多層鍍膜中包含的類金剛石碳膜層，可提供高硬度、低摩擦、耐腐蝕等性能；其中，含氮類金剛石碳膜層可提供優(yōu)良的附著性，使得各膜層緊密結合；最外層膜層選用含氫類金剛石碳材質，更進一步降低表面摩擦系數，提高表面光滑性，且可增強模具的離型性。

圖1是本實施例具有多層鍍膜的模具的結構示意圖。
圖2是本實施例于基底上形成多層鍍膜的裝置圖。
具體實施方式下面將結合附圖及實施例對上述具有多層鍍膜的模具作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種具有多層鍍膜的模具100，其包括一基底10以及依次形成于該基底10上的一第一膜層11、一第二膜層12、一第三膜層13、一第四膜層14及一第五膜層15。該基底10的材質為不銹鋼，如鐵鉻碳合金、鐵鉻鉬碳合金、鐵鉻釩鉬碳合金或鐵鉻釩硅鉬碳合金等。
該第一膜層11為一納米級粘結層，其材質可選自鉻、鈦或鈦化鉻，其厚度范圍為1～20納米，最好為4～10納米。
該第二膜層12為一納米級中間層，其材質可選自氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻，其厚度范圍1～50納米，最好為4～30納米。
該第一膜層11與第二膜層12為兩層過渡層，其目的在于使后續(xù)形成的類金剛石碳膜層與基底10之間更好結合。基底10為不銹鋼材質，后續(xù)形成的類金剛石碳膜層與鋼基底10之間存在有非類金剛石碳結構的碳相，如其界面處存在石墨或碳黑，基底10與類金剛石碳膜層結合力會比較差，因此，通常需要在基底10與類金剛石碳膜層之間設置一過渡層來改善其界面的結合力，過渡層可為單層或多層，本實施例中，過渡層為兩層即第一膜層11與第二膜層12。
第三膜層13為一含氮類金剛石碳(a-C:N)層，第四膜層14為一含氮、氫類金剛石碳(a-C:NH)層，第五膜層15為一含氫類金剛石碳(a-C:H)層。第三、四、五膜層的厚度范圍均為1～50納米，且該三膜層厚度均優(yōu)選為10～30納米。
通常情況下，在模具上形成普通類金剛石碳(a-C)膜層，可使模具表面硬度提高、摩擦系數降低、耐腐蝕性增強等。而在普通類金剛石碳膜層中添加氮、氫元素后，可大大改善其機械性能，如含氮類金剛石碳膜層具有優(yōu)良的附著性，含氫類金剛石碳膜層具有較低的表面摩擦系數，而含氮、氫類金剛石碳膜層為一內應力較小的膜層。
本實施例中，第三膜層13采用含氮類金剛石碳膜層，可使該膜層與第二膜層12以及后續(xù)的第四膜層14緊密結合。第四膜層14采用含氮、氫類金剛石碳膜層，其為一內應力較低的類金剛石碳膜層。最外層膜層即第五膜層15，選用含氫類金剛石碳材質，可更進一步降低模具100表面摩擦系數，提高表面光滑性，且可增強模具的離型性。該三層類金剛石碳膜層通過兩層過渡層，即第一、二膜層與基底10緊密結合，且其各具優(yōu)良的機械性能，賦予模具100表面優(yōu)異的綜合性能，如高硬度、低摩擦、耐腐蝕、離型性佳等。
結合圖2，提供一濺鍍裝置4，該濺鍍裝置4具有一真空密封腔室40，腔室40內具有一底座44，其可自由旋轉，一基底10設置于該底座44上，其可隨底座44一起旋轉，也可自轉。腔室40內與該底座44相對的位置設置有一可旋轉的固定裝置410，其上固定有一靶41a，一靶41b以及一靶41c。靶41a的材質可選自鉻、鈦或鈦化鉻，靶41b的材質可選自氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻，靶41c為石墨。
射頻電源45a、45b、45c的負極分別與靶41a、靶41b、靶41c連接，射頻電源45a、45b、45c的正極均連接基底10。射頻電源45a、45b、45c的工作頻率均為13.56百萬赫茲。一偏置電源46設置于底座44的兩端，于底座44上施加一負偏壓，以加速正離子向基底10的沉積速度。偏置電源46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40內需充有工作氣體，工作氣體通常為不與靶材、基底10以及后續(xù)形成的鍍膜發(fā)生反應的惰性氣體，該惰性氣體可選用氬、氪、氙或氡，這里選用氬氣。當然，根據待鍍膜層的需要，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40設置有一抽氣口47，一氮氣輸入口48，一氫氣輸入口49以及一氬氣輸入口50。
制作具有多層鍍膜的模具100包括以下步驟第一步，于基底10上形成第一膜層11。首先，從抽氣口47將腔室40抽為真空后，從氬氣輸入口50向腔室40內充入氬氣，開啟射頻電源45a，射頻電源45b、45c均處于關閉狀態(tài)，旋轉固定裝置410或底座44，使靶41a處于與基底10垂直相對的位置，于靶41a與作為陽極的底座44之間發(fā)生輝光放電，由于氬氣分子于射頻電源45a作用下會被離子化為帶正電荷的氬離子，在電場作用下，氬離子向負極即靶41a方向加速運動，并不斷撞擊靶41a的表面，氬離子的動能轉移至靶材原子，當靶材原子獲得足夠動能后，便脫離靶41a的表面而沉積于基底10上形成第一膜層11。
該濺鍍過程中，基底10可進行自轉，以便于基底10表面濺鍍上比較均勻的第一膜層11。控制濺鍍時間，使沉積于基底10上的第一膜層11厚度為1～20納米，優(yōu)選為4～10納米。
第二步，于第一膜層11上形成第二膜層12。與形成第一膜層11原理類似，同樣使用濺鍍機4，開啟射頻電源45b，射頻電源45a、45c均處于關閉狀態(tài)，旋轉固定裝置410或底座44，使靶41b處于與基底10垂直相對的位置，于靶41b與作為陽極的底座44之間發(fā)生輝光放電，從而于第一膜層11上形成第二膜層12。
該濺鍍過程中，基底10可進行自轉，以便于第一膜層11表面濺鍍上比較均勻的第二膜層12?？刂茷R鍍時間，使沉積于第一膜層11上的第二膜層12厚度為1～50納米，優(yōu)選為4～30納米。
第三步，于第二膜層12上形成第三膜層13。與形成第一膜層11原理類似，同樣使用濺鍍機4，不同之處為保持腔室40的壓力條件下，從氮氣輸入口48向腔室40中輸入氮氣，并從抽氣口47將腔室40中部分氬氣抽出，使得最終氮氣與氬氣的混合氣體滿足條件氮氣于混合氣體中的體積比為2～40％，優(yōu)選為5～20％。
開啟射頻電源45c，射頻電源45a、45b均處于關閉狀態(tài)，旋轉固定裝置410或底座44，使靶41c處于與基底10垂直相對的位置，于靶41c與作為陽極的底座44之間發(fā)生輝光放電，從而于第二膜層12上形成含氮類金剛石碳薄膜，即第三膜層13。
該濺鍍過程中，基底10可進行自轉，以便于第二膜層12表面濺鍍上比較均勻的第三膜層13?？刂茷R鍍時間，使第三膜層13厚度為1～50納米，優(yōu)選為10～30納米。
第四步，于第三膜層13上形成第四膜層14。與形成第三膜層13原理類似，同樣使用濺鍍機4，不同之處為保持腔室40的壓力條件下，從氫氣輸入口49向腔室40中輸入氫氣，并從抽氣口47將腔室40中部分氬氣與氮氣的混合氣體抽出，使得最終氮氣、氫氣以及氬氣的混合氣體滿足條件氮氣和氫氣在混合氣體中的體積比分別為2～10％，優(yōu)選為5～15％。
射頻電源45c處于開啟狀態(tài)，射頻電源45a、45b均處于關閉狀態(tài)，即，以靶41c作為陰極，且靶41c處于與基底10垂直相對的位置，于靶41c與底座44之間進行輝光放電，從而于第三膜層13上形成含氮氫類金剛石碳薄膜，即第四膜層14。
該濺鍍過程中，基底10可進行自轉，以便于第三膜層13表面濺鍍上比較均勻的第四膜層14?？刂茷R鍍時間，使第四膜層14厚度為1～50納米，優(yōu)選為10～30納米。
第五步，于第四膜層14上形成第五膜層15。與形成第三膜層13原理類似，同樣使用濺鍍機4，不同之處為保持腔室40的壓力不變，從抽氣口47向腔室40中氮氣、氫氣以及氬氣的混合氣體抽出，同時，從氫氣輸入口49、氬氣輸入口50向腔室40中輸入一定比例的氫氣、氬氣的混合氣體，最終腔室40中氫氣和氬氣的混合氣體滿足條件氫氣在混合氣體中的體積比為5～20％。
射頻電源45c處于開啟狀態(tài)，射頻電源45a、45b均處于關閉狀態(tài)，即，以靶41c作為陰極，且靶41c處于與基底10垂直相對的位置，于靶41c與底座44之間進行輝光放電，從而于第四膜層14上形成含氫類金剛石碳薄膜，即第五膜層15。
該濺鍍過程中，基底10可進行自轉，以便于第四膜層14表面濺鍍上比較均勻的第五膜層15?？刂茷R鍍時間，使第五膜層15厚度為1～50納米，優(yōu)選為10～30納米。
上述第四步及第五步中，氫氣可用甲烷、乙烷或其它可產生氫原子的含氫氣體替代。
經過上述制程，最終得到基底10上形成有第一膜層11、第二膜層12、第三膜層13、第四膜層14以及第五膜層15的模具100。
本實施例得到的具有多層鍍膜的模具100，其優(yōu)點在于該多層鍍膜中包含的類金剛石碳膜層，可提供高硬度、低摩擦、耐腐蝕等性能；其中，含氮類金剛石碳膜層可提供優(yōu)良的附著性，使得各膜層緊密結合；最外層膜層選用含氫類金剛石碳材質，更進一步降低表面摩擦系數，提高表面光滑性，且可增強模具的離型性。
權利要求
1.一種具有多層鍍膜的模具，其包括一基底，該基底上依次設置有一過渡層，一含氮類金剛石碳層，一含氮、氫類金剛石碳層以及一含氫類金剛石碳層。
2.如權利要求1所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述基底的材質為鐵鉻碳合金、鐵鉻鉬碳合金、鐵鉻釩鉬碳合金或鐵鉻釩硅鉬碳合金。
3.如權利要求1所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述過渡層包括一粘結層及一中間層。
4.如權利要求3所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述粘結層的材質為鉻、鈦或鈦化鉻。
5.如權利要求3所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述粘結層的厚度為1～20納米。
6.如權利要求3所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述中間層的材質為氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻。
7.如權利要求3所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述中間層的厚度為1～50納米。
8.如權利要求1所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述含氮類金剛石碳層，含氮、氫類金剛石碳層以及含氫類金剛石碳層的厚度范圍均為1～50納米。
9.如權利要求8所述的具有多層鍍膜的模具，其特征在于，所述含氮類金剛石碳層，含氮、氫類金剛石碳層以及含氫類金剛石碳層的厚度范圍均為10～30納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有多層鍍膜的模具，其包括一基底及形成于該基底上的多層鍍膜，該多層鍍膜包括一過渡層，一含氮類金剛石碳層，一含氮、氫類金剛石碳層以及一含氫類金剛石碳層，且該四層膜依次形成于該基底上。本發(fā)明具有多層鍍膜的模具，其多層鍍膜中包含有多種類金剛石碳膜層，從而可提供優(yōu)良的機械性能如高硬度、低摩擦、耐腐蝕等。
文檔編號C03B11/00GK1966429SQ20051010156
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權日2005年11月18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