專利名稱：：樹脂成型用金屬模及樹脂成型用金屬模形成硬質(zhì)覆膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成的并且在當(dāng)閉合兩金屬模時形成模腔的其中一個金屬模表面上安裝了壓模地進行使用的樹脂成型用金屬模，如用于制造CD、光盤、光磁盤、激光盤(LD)等的金屬模以及給與壓模接觸的形成樹脂成型用金屬模模腔的表面部分形成硬質(zhì)覆膜的方法。例如，可以在特開昭62-267937號公報(JP，62-267937A)中看到這樣的樹脂成型用金屬模的固定金屬模與活動金屬模，樹脂成型用金屬模是鋼制的并且至少在壓模安裝面及模腔成型面上進行淬火-回火處理，以期提高耐磨性。上述壓模安裝面及模腔成型面被精加工成鏡面，以期使注塑成型的盤片的尺寸精度更高。而且，在用鎳等制成壓模時，接觸壓模安裝面的金屬模面被精加工成鏡面。在用這樣的樹脂成型用金屬模注塑成型時，在模腔內(nèi)注塑出高溫熔融樹脂，并且由于施加了高壓，所以每次注料量都使壓模經(jīng)歷了由高溫高壓引起的膨脹和收縮，并且由于滑動接觸形成模腔的金屬模表面，所以使該表面受到磨損。在磨損金屬模的壓模安裝面的同時，在壓模中出現(xiàn)了裂紋，有可能會發(fā)生破碎。另外，雖然壓模是根據(jù)要制成的盤片而更換的，但金屬模是通用的，由于其價格昂貴，所以人們希望能夠沒有磨損地長時間地連續(xù)使用。為此，例如在上述特開昭62-267937號公報中提出了這樣的方案，即在制造光盤的金屬模中，在壓模安裝面上形成了比構(gòu)成壓模安裝面的金屬材料更硬的且由耐磨性優(yōu)良的材料構(gòu)成的硬質(zhì)層，如由碳化鈦(TiC)和碳化硅(SiC)、氮化鈦(TiN)等構(gòu)成的薄膜。另外，在特開平1-234214(JP，1-234214A)號公報中提出了這樣的方案，即在支承構(gòu)成上述那樣的盤片成型用金屬模模腔表面的壓模部分上，涂覆了類金剛石薄膜，由此大幅度提高了其耐磨性能及低摩擦性能，并顯著延長了壓模及金屬模的使用壽命。在前一篇文獻中，雖然在形成樹脂成型用金屬模模腔的金屬模表面的壓模安裝面上，形成了比該壓模安裝面構(gòu)成材料更硬的且由耐磨性優(yōu)良的材料制成的硬質(zhì)層，由此有效地提高了成型用金屬模的壓模安裝面的耐磨性能并延長了金屬模使用壽命，但作為這樣的硬質(zhì)膜，只形成了碳化鈦(TiC)和碳化硅(SiC)、氮化鈦(TiN)等，是不充分的。而在后一篇文獻中，由于作為該硬質(zhì)層，涂覆了金剛石狀薄膜(類金剛石碳膜，以下簡稱DLC膜)，所以在成型用金屬模的壓模安裝面的耐磨性能得到極大提高的同時，顯著降低了同壓模的摩擦阻力并且有望大幅度延長壓模和金屬模的使用壽命。但是，當(dāng)在構(gòu)成用樹脂成型用鋼材制成的金屬模的模腔的表面上直接形成DLC膜時，由于DLC膜與金屬模表面的附著力差，所以在進行打磨和研磨以便鏡面加工所形成的DLC膜表面時，發(fā)現(xiàn)存在著DLC膜剝落以及在使用中因內(nèi)應(yīng)力等原因而使DLC膜剝落等問題。本發(fā)明正是為了解決上述問題而提出的。本發(fā)明的目的是，在至少與壓模接觸的構(gòu)成樹脂成型用金屬模模腔的金屬模表面部分上，附著力強而不易剝落地形成了為硬質(zhì)覆膜的DLC膜，由此顯著地延長了樹脂成型用金屬模的使用壽命并沒有損傷壓模地延長了壓模壽命。發(fā)明啟示本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的而提供如此構(gòu)成的樹脂成型用金屬模和給該樹脂成型用金屬模形成硬質(zhì)覆膜的方法。即，本發(fā)明的樹脂成型用金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成并且它是在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模地使用的金屬模，在至少與壓模接觸的所述金屬模表面部上，通過與該金屬模表面的附著力高的中間層而形成了類金剛石碳膜。所述中間層可以由硅、鎢、碳化鈦、碳化硅和碳化鉻中的任何一種材料形成。另外，所述中間層可以是由以鉻或鈦為主的下層以及以硅或鍺為主的上層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)?；蛘撸鲋虚g層是由以鈦為主的下層和以鎢、碳化鎢、碳化硅及碳化鈦為主的上層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。另外，所述中間層是由以鈦為主的下層、以碳化鈦或碳化硅為主的中層和以碳為主體的上層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。在所述金屬模表面的接觸壓模部分上通過所述中間層形成的上述類金剛石碳膜具有0．2微米-0．02微米的表面粗糙度Ra。本發(fā)明的給樹脂成型用金屬模形成硬質(zhì)覆膜的方法是一種給如下的樹脂成型用金屬模形成硬質(zhì)覆膜成型的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，包括以下工序?qū)⑺鰤耗０惭b表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)地進行排氣的工序；在排氣后的真空槽內(nèi)引入氬氣進行離子化并通過以硅、鎢、碳化鈦、碳化硅和碳化鉻中的任何一種材料作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面的部分上形成中間層的中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣并在該真空槽內(nèi)注入含碳的氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層表面上形成類金剛石碳膜的工序。取代上述中間層形成工序，實施在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鉻或鈦作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鉻或鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序以及隨后通過以硅或鍺為靶物質(zhì)的濺射處理而在所述下層上形成了以硅或鍺為主的中間層上層的第二中間層形成工序，從而可以形成雙層中間層?；蛘?，取代上述中間層形成工序，實施在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序和隨后通過以鎢為靶物質(zhì)的濺射處理而在所述下層上形成了以鎢為主的中間層上層的第二中間層形成工序，從而可以形成雙層中間層。另外，實施在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序以及隨后在所述真空槽內(nèi)注入含碳氣體并通過以鎢或硅為靶物質(zhì)的反應(yīng)濺射處理而在所述下層上形成了以碳化鎢或碳化硅為主的中間層上層的第二中間層形成工序，從而可以形成雙層中間層。又或者，實施在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序和隨后在所述真空槽內(nèi)注入含碳氣體并通過以鈦或硅為靶物質(zhì)的反應(yīng)濺射處理而在所述下層上形成了以碳化鈦或碳化硅為主的中間層中層的第二中間層形成工序以及隨后逐漸減少所述靶物質(zhì)的鈦或硅的濺射量并在所述中層上形成了以碳為主的上層的第三中層成型工序，從而可以形成三層中間層。在這些樹脂成型用金屬模硬質(zhì)覆膜成型方法中，在形成所述類金剛石碳膜的工序后，通過打磨研磨來精磨在該工序中形成的類金剛石碳膜的表面。所述精磨工序的打磨和研磨是在使用其金剛石粒子或氧化鋁粒子的直徑為0．1微米-4微米的糊劑的情況下進行的。圖面簡介圖1是圖2的壓模安裝部的局部放大截面圖。圖2是表示利用本發(fā)明樹脂成型用金屬模注塑成型裝置的主要部分的截面圖。圖3是大幅放大了圖1的金屬模表面附近局部地表示DLC膜中間層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是同樣方式表示雙層的中間層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是同樣方式表示雙層的中間層其他結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是同樣方式表示三層的中間層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是表示通過摩擦實驗機檢驗覆膜耐磨性能的方法的視圖。圖8是表示對本發(fā)明金屬模與以往金屬模適用的各種材料進行拉拔實驗而測定的拉拔力與拉拔抗力值之間的關(guān)系的曲線圖。圖9是給本發(fā)明的樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)膜的方法的中間層形成工序所用的濺射裝置的截面圖。圖10是表示給本發(fā)明的樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)膜的方法的DLC膜形成工序所用的等離子CVD裝置例子的截面圖。圖11是同樣表示等離子CVD裝置其它例子的截面圖。圖12是同樣表示等離子CVD裝置另一個例子的截面圖。圖2是表示實現(xiàn)本發(fā)明的且用于制造CD、視盤等各種盤片的注塑成型裝置主要部分的截面圖，圖1是該壓模安裝部局部的放大截面圖。該注塑成型裝置將固定金屬模1固定在固定側(cè)墊板3上，而將活動金屬模2固定在活動側(cè)墊板4上，并且在用未示出的合模缸使活動金屬模2嚴密貼合在固定金屬模1上的狀態(tài)下，形成了成如圖2所示的成品(盤片)形狀的模腔5。該固定金屬模1與活動金屬模2是由鋼制成的并且構(gòu)成了作為本發(fā)明對象的樹脂成型用金屬模10。固定側(cè)套管11被固定在固定金屬模1的中央部上，而安裝在固定側(cè)墊板3上的滑動套管12嵌在所述套管11中，在該滑動套管12的中心設(shè)置了將從噴嘴8中噴出的樹脂引向模腔5的導(dǎo)流口12a，而在該固定金屬模1上形成了排氣孔13。另一方面，內(nèi)壓頭15與活動側(cè)套管16被固定安裝在活動金屬模2的中央部上，而貫通活動側(cè)墊板4地設(shè)置的滑動沖切頭17與噴嘴18的前端部嵌在所述活動側(cè)套管16中。而在構(gòu)成活動金屬模2模腔5的表面2a上，緊密地安裝著圓盤狀壓模(母模)6。就是說，如圖1所示，厚度為D的壓模6中央部被內(nèi)壓頭15壓住，其外周部通過外周環(huán)19被壓裝在活動金屬模2表面(金屬模表面)2a上。外周環(huán)19也形成了模腔5的周壁。壓模6由鎳制成并且形成了許多凹凸以便形成成為成型于該表面(模腔側(cè)的表面)的盤片的記錄情報槽或溝，而內(nèi)面(接觸活動金屬模表面?zhèn)鹊拿?被精加工成鏡面?；顒咏饘倌?接觸壓模6的表面2a也被精加工成鏡面，如在圖1中放大表示圓圈A所圍部分那樣，通過中間層20而在金屬模表面2a上形成了是硬質(zhì)覆膜的類金剛石碳膜(DLC)30。DLC膜30也被稱為類金剛石薄膜、硬質(zhì)碳覆膜、氫非晶態(tài)碳膜、i-碳膜等，它是具有與金剛石類似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的非晶態(tài)碳膜，維氏硬度在2000kg／mm2以上，由于硬度高，所以具有耐磨性強、摩擦系數(shù)小且有潤滑性及耐蝕性強的特性。另外，中間層20是為提高與DLC膜30的金屬模表面2a的附著性而設(shè)置的一層以上的薄膜層，在它是一層結(jié)構(gòu)的情況下，通過硅(Si)、鎢(W)、碳化鈦(TiC)、碳化硅(SiC)、碳化鉻(CrC)中的任何一種材料形成所述中間層。這樣一來，由于通過中間層20而在金屬模表面2a上形成了DLC膜30，所以DLC膜30很緊密地牢固成型于金屬模表面2a上，由于該表面被平滑地制成一層，所以即使進行打磨和研磨，也無法使該表面剝落，并且由使用中的熱與壓力引起內(nèi)應(yīng)力也無法使其剝落。在用注塑成型裝置制造盤片時，如圖2所示，使活動金屬模2合攏于固定金屬模1上進行合模，由此形成了模腔5。而圖2所示的噴嘴8緊密貼靠在滑動套管12的外端部上并使熔融樹脂7噴入導(dǎo)流口12a并在模腔5內(nèi)對樹脂進行加壓填充。此時，壓模6在熔融樹脂7的高溫(約360℃)下略微膨脹，在承受高樹脂壓力(400kg／cm2左右)的情況下，在金屬模表面2a上滑動，由于設(shè)置了DLC膜30，所以因具有高耐磨性和潤滑性，所以不會出現(xiàn)金屬模表面2a磨損或壓模6本身的接觸面發(fā)生磨損的現(xiàn)象。根據(jù)實驗結(jié)果，即使進行20萬次成型(加料)，在金屬模表面2a上也沒有出現(xiàn)損傷。接著，根據(jù)圖3-圖6來描述中間層20的各種結(jié)構(gòu)例子。這些圖是大幅度放大表示活動金屬模(以下簡稱金屬模)2的表面2a附近的局部，表示DLC膜30中間層20結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是通過具有上述一層結(jié)構(gòu)的中間層20而在金屬模表面2a上形成了硬質(zhì)膜DLC膜30的例子。該中間層可以通過硅、鎢、碳化鈦、碳化硅、碳化鉻中的任何一種材料而被制成約1微米厚。DLC膜30被制成1微米-5微米厚。圖4是形成具有雙層結(jié)構(gòu)的中間層的例子，金屬模表面2a上形成了由下層21和上層23構(gòu)成的中間層20，而在該上層23上形成了DLC膜30。該下層21以鉻或鈦為主，被制成0．5微米左右厚，上層23以硅或鍺為主，被制成0．5微米左右厚。在這種情況下，能夠與構(gòu)成金屬模2的鋼材更緊密附著地形成中間層20的下層21的鉻或鈦。另外，上層23的硅或鍺是與構(gòu)成DLC膜30的碳在元素周期表中相同的第IVb族元素，它們都具有類金剛石結(jié)構(gòu)。因此，上層23與DLC膜以附著力強的共價鍵相結(jié)合。其中下層的鉻或鈦和上層的硅或鍺能夠緊密附著地形成覆膜。因此，通過在金屬模表面2a上通過具有這樣結(jié)構(gòu)的中間層20地形成DLC膜30，所以能夠形成一層附著力強的DLC膜30，由此能夠顯著提高金屬模2的耐用性。圖5表示具有雙層結(jié)構(gòu)的中間層的其他例子。在此例子中，在金屬模表面2a上形成了由以鈦為主的下層21、以鎢、碳化鎢(WC)、碳化硅及碳化鈦中的任一種材料為主的上層構(gòu)成的雙層中間層20，而在上層23上形成了DLC膜30。即便這樣，也獲得了與圖4所示例子相同的DLC膜30附著力。中間層20的下層21和上層23分別形成了約0．5微米的厚度，而DLC膜30的厚度約為1微米-5微米。圖6表示具有三層結(jié)構(gòu)的中間層的例子。在該例子中，在金屬模表面2a上，作為中間層形成了以鈦為主的下層21、在下層上以碳化鈦或碳化硅為主的中層22及在中層上以碳為主的上層23，而在上層23上形成了DLC膜30。在這種情況下，下層21、中層22及上層23之間不形成明顯差異，而是形成一種濃度傾斜的結(jié)構(gòu)，即在與下層21的金屬模表面2a相鄰的部分上，鈦濃度最高，面向上層23那側(cè)，鈦濃度逐漸減小，而在與上層23的DLC膜相鄰的部分上，碳濃度最高，面向下層21的那側(cè)，碳濃度逐漸減小。顯然，具有這樣傾斜結(jié)構(gòu)的方案能夠提高DLC膜30的附著力。在這些例子中形成的DLC膜30的表面最好經(jīng)過打磨研磨而被精加工成表面粗糙度Ra為0．2微米-0．02微米的鏡面。在上述各實施例的樹脂成型用金屬模中，為了在形成活動金屬模的模腔的表面上安裝了壓模，在活動金屬模接觸壓模的表面上通過中間層形成了DLC膜。但本發(fā)明不局限于此，在形成固定金屬模模腔的表面上安裝壓模的樹脂成型用金屬模中，可以通過中間層在固定金屬模接觸壓模的表面上形成DLC膜。在這里，對本發(fā)明的金屬模和傳統(tǒng)的金屬模相同的帶覆膜結(jié)構(gòu)樣片進行磨損實驗，比較實驗結(jié)果來評價磨損性。在此所用的磨損實驗機是スガ試驗機株式會社的磨損試驗機NUS-ISO-2。用圖7來說明該磨損試驗機的磨損試驗方法。如圖7所示，其覆膜形成面向下地形成了帶覆膜的樣片92，通過樣片壓板94與樣片壓緊螺絲95而將樣片固定在樣片安裝臺93的開口部上。而砂紙(未示出)貼在摩擦輪91上。在摩擦輪91上施加了通過未示出的天平機構(gòu)而將砂紙壓緊在樣片92上的向上的負荷。而通過往返運動地改變未表示的電動機的轉(zhuǎn)動的機構(gòu)而使樣片安裝臺93往復(fù)移動，摩擦輪91在樣片安裝臺93每次往復(fù)移動時在箭頭方向上轉(zhuǎn)動0．9度。這樣一來，樣片92始終接觸未被貼在摩擦輪91上的砂紙磨損的新區(qū)域。樣片安裝臺93的往復(fù)次數(shù)能夠自動設(shè)定，按照所設(shè)定的次數(shù)而自動停轉(zhuǎn)磨損實驗機。在此所用的樣片92使用的是由在樹脂成型用金屬模制造時用作基材的鋼制成的1毫米厚鋼板，鋼板表面被研磨加工成表面粗糙度Ra為0．05微米-0．5微米。另外，作為相當(dāng)于本發(fā)明金屬模的樣片，使用了這樣的樣片(以下稱為樣片92A)，即它設(shè)有在基材表面上形成了由鈦構(gòu)成的0．5微米厚的下層的中間層和由硅構(gòu)成的0．5微米厚的上層的中間層以及在上層上形成了1．0微米厚的DLC膜。作為相當(dāng)于與之相比的傳統(tǒng)金屬模的樣片，使用了在上述樣片的基材上直接形成了1．0微米厚的DLC膜的樣品(稱之為樣片92B)。作為貼在摩擦輪91上的砂紙地使用了篩號為600目的碳化硅。砂紙與樣片92的接觸負荷為830克，樣片安裝臺93的往復(fù)運動次數(shù)為200次，在這樣的條件下進行上述樣片92A、92B的覆膜磨損實驗。根據(jù)磨損實驗的結(jié)果，在具有本發(fā)明覆膜結(jié)構(gòu)樣片92A中，覆膜剝落幾乎沒有發(fā)生，實驗后的DLC膜表面狀態(tài)沒有變化。相反地，在具有傳統(tǒng)覆膜結(jié)構(gòu)的樣片92B中，發(fā)生了DLC膜剝落并且能夠用肉眼觀察到樣片表面的鋼材，由此知道了DLC膜剝落。樣片92A、92B的覆膜結(jié)構(gòu)區(qū)別在于，一個是在基材表面上通過雙層中間層形成了DLC膜，另一個是在基材表面上直接形成了DLC膜。根據(jù)磨損實驗結(jié)果，由于設(shè)有雙層中間層，所以DLC膜的附著性增強，覆膜耐磨性顯著提高。另外，在上述基材表面上分別形成了約0．5微米厚的由硅、鎢、碳化鈦、碳化硅、碳化鉻中的任一種材料形成的單層中間層。在該層上，形成了DLC膜約1．0微米厚的樣片，與之相對，分別在上述相同條件下進行磨損實驗。與上述樣片A的場合相同，在往復(fù)運動次數(shù)200次的情況下，DLC膜表面狀況幾乎沒有變化。而即使在設(shè)置單層中間層的情況下，DLC膜的附著性也增強了并且顯著提高了覆膜耐磨性，結(jié)果不存在實用性問題。接著，針對相當(dāng)于本發(fā)明金屬模與傳統(tǒng)金屬模的各材料進行拉拔實驗，由此評價覆膜的機械性能(尤其是耐磨性)。拉拔實驗所用測定機器是HEIDON-14型表面性能測定儀。根據(jù)使用表面性能測定儀的實驗結(jié)果，能夠通過測定拉拔時產(chǎn)生的抗力來評價覆膜表面物理性能。在這里，制作出如(A)-(F)所述的五種樣品，利用上述表面性能測定儀來測定拉拔時產(chǎn)生的抗力。這些樣品的基材是用于樹脂成型用金屬模的鋼材，對該表面進行研磨加工。(A)直接在基材表面上形成DLC膜的樣品。(B)在基材表面通過由碳化鈦構(gòu)成的中間層形成DLC膜的樣品。(C)在基材表面通過由碳化鈦構(gòu)成的中間層形成DLC膜的樣品。(D)在基材表面通過由鈦構(gòu)成下層的中間層和由硅構(gòu)成上層的中間層形成DLC膜的樣品。(E)在基材表面通過由鈦構(gòu)成下層的中間層和由碳化硅構(gòu)成上層的中間層形成DLC膜的樣品。(F)在基材表面通過由鈦構(gòu)成下層的中間層和由碳化硅構(gòu)成中層的中間層以及以碳為主的上層的中間層形成DLC膜的樣品。無論什么材料，DLC膜的厚度都是1．0微米，由碳化鈦、碳化硅、鈦及硅形成的中間層厚度都為0．5微米。使用表面性能測定儀的覆膜表面物理性能的測定使用了前端角為90度且前端曲率半徑為50微米的金剛石壓頭并且在拉拔速度為30毫米／分且拉拔負荷為10克-500克時變化。圖8表示作為測定結(jié)果的拉拔負荷與拉拔抗力值之間的關(guān)系。圖8的曲線是這樣的曲線，當(dāng)拉拔負荷從10克起每次增加10克地增大時，測定由此時的拉拔抗力形成的抗力值并將其平均值近似直線地曲線化。圖8的曲線在縱軸上表示由拉拔抗力形成的抵抗值并在橫軸上表示拉拔負荷。曲線A、B、C、D、E、F分別表示樣品(A)-(F)的測定結(jié)果。曲線E與曲線F幾乎相同。如圖8所示，高于拉拔負荷值的抗力劇烈變化。這樣一來，在特性曲線上產(chǎn)生拐點，在拐點下的臨界負荷的情況下，壓頭表示只表示摩擦流動，隨著負荷增大，拉拔抗力值直線增大，當(dāng)高于臨界負荷時，恐怕在陶瓷底板上形成的覆膜要發(fā)生龜裂。因此，由于發(fā)生了龜裂，所以表現(xiàn)出拉拔抗力值急劇增大并且摩擦系數(shù)增大。這樣一來，根據(jù)是圖8的特性曲線拐點的臨界負荷值，能夠評價覆膜相對基材的附著性能。如圖8所示，直接在基材上形成硬質(zhì)覆膜的傳統(tǒng)樣品(A)的場合下的臨界負荷為80克。與此相對地，在相當(dāng)于本發(fā)明實施例的具有單層中間層覆膜結(jié)構(gòu)的樣品(B)的場合下的臨界負荷為180克，在樣品(C)的場合下的臨界負荷為220克，在具有雙層中間層覆膜結(jié)構(gòu)的樣品(D)場合下的臨界負荷為350克，在樣品(E)、(F)場合下的臨界負荷為380克。就是說，在本發(fā)明的金屬模中，與過去的金屬模相比，具有兩倍以上附著力地形成了DLC膜。接著，根據(jù)圖9-圖12來說明給上述本發(fā)明的樹脂成型用金屬模的活動金屬模(簡稱為金屬模)2的表面2a的至少接觸壓頭的部分涂覆硬質(zhì)膜的方法。首先，用圖9來說明在金屬模表面上形成上述中間層20的中間層形成工序。圖9是形成中間層用的濺射裝置的截面圖。如該圖所示，在具有進氣口53與排氣口54的真空槽51的內(nèi)壁附近固定安裝了靶座56，中間層材料的靶物質(zhì)55被固定在該靶座上。在真空槽51內(nèi)，表面2a與靶物質(zhì)55相對地設(shè)置了其壓模安裝表面2a被洗干凈的金屬模(簡略畫出)。該金屬模2與直流電源58相連，靶物質(zhì)55與靶電源57相連。盡管沒有畫出，但在靶物質(zhì)55與金屬模2之間設(shè)置了可以在覆蓋位置與露出位置之間啟閉靶物質(zhì)55的活門。所述活門最初位于覆蓋靶物質(zhì)55的位置上。經(jīng)排氣口54并通過未示出的排氣機構(gòu)而將真空槽51抽真空到真空度小于4×10-3帕(3×10-5乇)。隨后，經(jīng)進氣口53作為濺射氣體地注入氬氣并由此將真空槽51內(nèi)的真空度調(diào)整到4×10-1帕(3×10-3乇)。隨后，由直流電源58給金屬模2施加-50伏直流電壓。而靶物質(zhì)電源57給靶物質(zhì)55施加-500伏到-600伏的直流電壓。這樣一來，在真空槽51內(nèi)部產(chǎn)生了等離子體，通過離子化氬氣而離子轟擊金屬模2的表面2a，由此除去了成型于金屬模表面上的氧化膜。接著，未示出的活門關(guān)閉并露出了靶物質(zhì)55，通過等離子體中的氬離子濺射靶物質(zhì)55的表面。因此，如果靶物質(zhì)55是硅，則從其表面撞擊出來的硅分子附著在金屬模2的表面2a上，并由此形成由硅膜構(gòu)成的中間層。通過這樣的濺射處理而以一定厚度形成了中間層地實現(xiàn)所述的中間層形成工序。在形成圖3所示的單層中間層20的場合中，作為靶物質(zhì)55地固定了硅、鎢、碳化鈦、碳化硅及碳化鉻中的任意一種材料并進行上述濺射處理。由此一來，在金屬模2的表面2a上形成了由硅膜、鎢膜、碳化鈦膜、碳化硅膜或碳化鉻膜形成的中間層20。在形成由碳化鈦或碳化硅膜形成的中間層的情況下，能夠采用以下萬法。即，作為靶物質(zhì)55地設(shè)置鈦或硅，在進行氬離子濺射的同時，從進氣口53注入作為含碳氣體如甲烷(CH4)氣，通過被濺射的鈦或硅的分子與氣體中的碳的反應(yīng)濺射處理而在金屬模2的表面2a上形成了由碳化鈦膜或碳化硅膜構(gòu)成的中間層20。另外，在形成由圖4所示的下層21與上層23構(gòu)成的雙層中間層20的情況下，在真空槽51內(nèi)設(shè)置了兩個靶座56和與之分別對應(yīng)的活門，在其中一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地安裝有鉻或鈦，而在另一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地安裝有硅或鍺。隨后，先在第一中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有鉻或鈦的靶座56側(cè)的活門并通過濺射處理而在金屬模2的表面2a上厚度約為0．5微米地形成了由以鉻或鈦為主的膜構(gòu)成的下層21。接著，在第二中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有硅或鍺的靶座56側(cè)的活門并通過濺射處理而在金屬模2的表面2a上厚度約為0．5微米地形成了由以硅或鍺為主的膜構(gòu)成的上層23。另外，在形成由圖5所示的下層21和上層23構(gòu)成的雙層中間層20的場合中，同樣地在真空槽51內(nèi)設(shè)置了兩個靶座56和與之分別對應(yīng)的活門，在其中一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地安裝有鈦，而在另一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地安裝有鎢、碳化鎢、碳化硅、碳化鈦中的任何一種材料。接著，先在第一中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有鈦的靶座56側(cè)的活門并通過濺射處理而在金屬模2的表面2a上厚度約為0．5微米地形成了由以鈦為主的膜構(gòu)成的下層21。接著，在第二中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有鎢、碳化鎢、碳化硅、碳化鈦中任何一種材料的靶座56側(cè)的活門并通過濺射處理而在金屬模2的表面2a上厚度約為0．5微米地形成了由以鎢、碳化鎢、碳化硅或碳化鈦為主的膜構(gòu)成的上層23?；蛘?，在上述第一中間層形成工序中，當(dāng)在金屬模2表面2a上形成了以鈦為主的中間層下層21后，在第二中間層形成工序中，隨著只打開作為靶物質(zhì)55地裝有鎢或硅的靶座56側(cè)活門，在真空槽51內(nèi)注入作為含碳氣體如CH4，并且通過被濺射的鎢或硅的分子與氣體中碳的反應(yīng)濺射處理而在所述下層21上形成了以碳化鎢或碳化硅為主的中間層上層23。另外，在形成由圖6所示的下層21、中層22、上層23構(gòu)成的三層中間層20的場合中，在中層22為以碳化硅為主的膜的情況下，真空槽51內(nèi)設(shè)置了兩個靶座56和與之分別對應(yīng)的活門，在其中一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地裝有鈦，而在另一個靶座56上，作為靶物質(zhì)55地安裝有硅。因此，首先在第一中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有鈦的靶座56側(cè)的活門并通過濺射處理而在金屬模2的表面2a上形成了由以鈦為主的膜構(gòu)成的下層21。隨后，在第二中間層形成工序中，只打開作為靶物質(zhì)55地裝有硅的靶座56側(cè)的活門，并且在真空槽51內(nèi)注入作為含碳氣體如CH4，通過被濺射的硅的分子與氣體中的碳的反應(yīng)濺射處理而在上述下層21上形成了由以碳化硅為主的膜構(gòu)成的中層22。隨后，在第三中間層形成工序中，緩慢關(guān)閉真空槽51內(nèi)的未示出的活門并且使作為靶物質(zhì)55的硅的露出量減少，硅的濺射量逐漸減少，從而在上述中層22上形成了碳含量漸增的以碳為主的上層23。在以碳化鈦為主的膜形成中層22的情況下，真空槽51內(nèi)的靶座56與活門有一組即可，在所述靶座上設(shè)置了鈦，并可以與上述第一、第二、第三中間層形成工序一樣地進行各工序。而在第一中間層形成工序與第二層成型工序之間，不必進行兩個活門的啟閉轉(zhuǎn)換。接著，用圖10-圖12來說明在上述各中間層形成工序中至少在接觸壓模的表面2a上形成有中間層20的金屬模2的、在中間層20上形成DLC膜30的工序。作為這種DLC膜成型工序地存在三種DLC膜成型法。首先，用圖10來說明DLC膜的第一種成型方法。圖10是所用等離子CVD裝置的截面圖。第一種DLC膜成型方法使用了具有進氣口63和排氣口65并在內(nèi)部上方設(shè)有陽極79和燈絲81的真空槽61。而在該真空槽61內(nèi)，設(shè)置了在至少接觸壓模的表面2a上形成有中間層20的金屬模2。在圖中省略了支承這個金屬模2的部件。利用未示出的排氣機構(gòu)并經(jīng)排氣口65而將該真空槽61抽真空到真空度小于4×10-3帕(3×10-5乇)。隨后，通過進氣口63而在真空槽61內(nèi)作為含碳氣體注入苯并使真空槽61內(nèi)的壓力達到6．67×10-1帕(5×10-3乇)。接著，由直流電源73給金屬模2施加直流電壓，而陽極電源75給陽極79施加直流電壓，燈絲電源77給燈絲81施加交流電壓。此時，直流電源73對金屬模施加的直流電壓為-3000伏，陽極電源75施加在陽極79上的直流電壓為+50伏，燈絲電源77施加在燈絲81上的電壓為流過30安培電流的10伏交流電壓。因此，在真空槽61內(nèi)的金屬模周圍產(chǎn)生了等離子，能夠通過等離子CVD處理而在金屬模2的中間層20(在是多層中間層的情況下，是其上層23)的表面上形成類金剛石碳膜(DLC)，DLC膜5的厚度為1微米-5微米。盡管為了便于描述起見而分別描述了上、中間層形成工序所用真空槽51和DLC膜成型工序所用真空槽61，但可以使用同一真空槽地連續(xù)進行這些工序。在這種情況下，在中間層形成工序結(jié)束后，排出真空槽內(nèi)的氬氣并注入含碳氣體。圖11是用于說明DLC膜成型方法其他例子的等離子CVD裝置的截面圖。在使用圖11所示裝置的場合中，在具有進氣口63與排氣口65的真空槽61內(nèi)，設(shè)置了成型有中間層20的金屬模2。通過未示出的排氣機構(gòu)，從排氣口65將真空槽內(nèi)抽真空到真空度為4×10-3帕(3×10-5乇)以下。隨后，經(jīng)進氣口63向真空槽61內(nèi)注入甲烷氣體并使真空度達到13．33帕(0．1乇)。接著，振頻為13．56兆赫的高頻電源通過調(diào)諧電路67施加高頻電能。因此，在金屬模2周圍產(chǎn)生了等離子，并且能夠通過等離子CVD處理而在成型于金屬模2上的中間層20(在多層中間層的情況下是其上層23)的表面上形成DLC膜。圖12是用于說明DLC膜成型方法其他例子的等離子CVD裝置的截面圖。在利用圖12所示裝置的場合中，在具有進氣口63與排氣口65的真空槽61內(nèi)，設(shè)置了成型有中間層20的金屬模2。通過未示出的排氣機構(gòu)，從排氣口65將真空槽內(nèi)抽真空到真空度為4×10-3帕(3×10-5乇)以下。隨后，經(jīng)進氣口63向真空槽61內(nèi)注入甲烷氣體并使真空度達到13．33帕(0．1乇)。接著，直流電源83對金屬模2施加-600伏直流電壓，使在其周圍產(chǎn)生等離子，能夠通過等離子CVD處理而在成型于金屬模2上的中間層20(在多層中間層的情況下是上層23)的表面上形成DLC膜。這些DLC膜成型方法的場合也能使用與中間層形成工序相同的真空槽地在中間層形成工序后馬上繼續(xù)進行。在這種情況下，中間層形成工序結(jié)束后，真空槽內(nèi)的氬氣被排出并注入含碳氣體。在根據(jù)如圖10-圖12所述的方法形成DLC膜的場合中，盡管作為含碳氣體地舉例說明了使用甲烷和苯的例子，但也能使用除甲烷以外的乙烯等含碳氣體或己烷等含碳液體的蒸汽。接著，為了使在這樣形成的金屬模表面2a上通過中間層20形成的DLC膜30的表面比較光滑，通過打磨和研磨DLC膜30表面來進行精研磨工序并可以使表面粗糙度達到0．2微米-0．02微米。在這種情況下，金剛石糊劑或氧化鋁糊劑散布在布上地進行打磨，將金剛石糊劑或氧化鋁糊劑涂布在圓盤板上地進行研磨。此時的金剛石糊劑或氧化鋁糊劑中的金剛石顆?；蜓趸X顆粒的粒子直徑為0．1微米-4微米，并且可以在打磨時使用粒子直徑為1微米以上的糊劑，并在研磨時使用粒度為1微米以下的糊劑。即使進行了這樣的研磨工序，DLC膜因通過中間層而牢固地成型于金屬模表面上，所以它沒有剝落。(1)根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在金屬模表面上通過由以鈦或鉻為主的下層和以硅或鍺為主的上層構(gòu)成的雙層中間層地形成了DLC膜時，有效的各膜厚度范圍是這樣的<tablesid="table1"num="001"><table>鈦或鉻膜硅或鍺膜DLC膜有效膜厚范圍0．005微米-1．0微米0．005微米-1．0微米0．3微米-10微米優(yōu)選范圍0．05微米-0．8微米0．05微米-0．8微米0．5微米-5微米最優(yōu)選范圍0．1微米-0．6微米0．1微米-0．6微米0．8微米-3微米</table></tables>(2)根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)通過由硅、鎢、碳化鈦、碳化硅、碳化鉻中的任何一種材料形成的單層中間層地在金屬模表面上形成DLC膜時，有效的各膜厚度范圍是這樣的<tablesid="table2"num="002"><table>中間層DLC膜有效的膜厚范圍0．005微米-2微米0．3微米-10微米優(yōu)選范圍0．05微米-1．5微米0．5微米-5微米最優(yōu)選范圍0．1微米-1．2微米0．8微米-3微米</table></tables>工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在至少接觸壓模的構(gòu)成樹脂成型用金屬模模腔的金屬模表面部分上，因附著力強而不易剝落地形成了是硬質(zhì)覆膜的DLC膜，從而能夠顯著延長樹脂成型用金屬模的使用壽命并且沒有損傷壓模地延長壓模壽命。權(quán)利要求1．一種樹脂成型用金屬模，由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，其特征在于，在所述金屬模表面的至少與壓模接觸的部分上，通過與該金屬模表面的附著力高的中間層而形成了類金剛石碳膜。2．如權(quán)利要求1所述的樹脂成型用金屬模，其特征在于，所述中間層是由硅、鎢、碳化鈦、碳化硅和碳化鉻中的任何一種材料形成單層結(jié)構(gòu)。3．如權(quán)利要求1所述的樹脂成型用金屬模，其特征在于，所述中間層是由以鉻或鈦為主的下層以及以硅或鍺為主的上層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。4．如權(quán)利要求1所述的樹脂成型用金屬模，其特征在于，所述中間層是由以鈦為主的下層和以鎢、碳化鎢、碳化硅及碳化鈦中的任何一種材料為主的上層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。5．如權(quán)利要求1所述的樹脂成型用金屬模，其特征在于，所述中間層是由以鈦為主的下層、以碳化鈦或碳化硅為主的中層和以碳為主體的上層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。6．如權(quán)利要求1-5之一所述的樹脂成型用金屬模，其特征在于，在所述金屬模表面的接觸壓模部分上通過所述中間層形成的上述類金剛石碳膜具有0．2微米-0．02微米的表面粗糙度Ra。7．一種給樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)覆膜的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，它包括將所述壓模安裝表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)進行排氣的工序；在排氣后的真空槽內(nèi)引入氬氣進行離子化并通過以硅、鎢、碳化鈦、碳化硅和碳化鉻中的任何一種材料作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面的部分上形成中間層的中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣并在該真空槽內(nèi)注入含碳的氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層表面上形成類金剛石碳膜的工序。8．一種給樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)覆膜的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，它包括將所述壓模安裝表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)進行排氣；在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鉻或鈦作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鉻或鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序；隨后通過以硅或鍺為靶物質(zhì)的濺射處理而在所述下層上形成了以硅或鍺為主的中間層上層的第二中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣并在該真空槽內(nèi)注入含碳氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層上層的表面上形成類金剛石碳膜的工序。9．一種給樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)覆膜的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，它包括將所述壓模安裝表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)進行排氣；在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦作為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序；隨后通過以鎢為靶物質(zhì)的濺射處理而在所述下層上形成了以鎢為主的中間層上層的第二中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣并在該真空槽內(nèi)注入含碳氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層上層的表面上形成類金剛石碳膜的工序。10．一種給樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)覆膜的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，它包括將所述壓模安裝表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)進行排氣；在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序；隨后在所述真空槽內(nèi)注入含碳氣體并通過以鎢或硅為靶物質(zhì)的反應(yīng)濺射處理而在所述下層上形成了以碳化鎢或碳化硅為主的中間層上層的第二中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣并在該真空槽內(nèi)注入含碳氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層上層的表面上形成類金剛石碳膜的工序。11．一種給樹脂成型用金屬模涂覆硬質(zhì)覆膜的方法，該金屬模由固定金屬模和活動金屬模構(gòu)成，且在當(dāng)兩個金屬模閉合時形成模腔的金屬模表面上安裝壓模而使用，它包括將所述壓模安裝表面洗凈的金屬模固定在真空槽內(nèi)進行排氣；在排氣后的真空槽內(nèi)注入氬氣進行離子化并通過以鈦為靶物質(zhì)的濺射處理而在至少接觸所述壓模的所述金屬模表面部分上形成了以鈦為主的中間層下層的第一中間層形成工序；隨后在所述真空槽內(nèi)注入含碳氣體并通過以鈦或硅為靶物質(zhì)的反應(yīng)濺射處理而在所述下層上形成了以碳化鈦或碳化硅為主的中間層中層的第二中間層形成工序；隨后逐漸減少所述靶物質(zhì)的鈦或硅的濺射量并在所述中層上形成了以碳為主的上層的第三中間層形成工序；排出所述真空槽內(nèi)的氬氣和含碳氣體并又在該真空槽內(nèi)注入含碳氣體的工序；使等離子發(fā)生在所述真空槽內(nèi)并且通過等離子CVD處理而在所述中間層上層的表面上形成類金剛石碳膜的工序。12．如權(quán)利要求7-11之一所述的樹脂成型用金屬模的硬質(zhì)覆膜成型方法，其特征在于，在形成所述類金剛石碳膜的工序后，通過打磨和研磨來精磨在該工序中形成的類金剛石碳膜的表面。13．如權(quán)利要求12所述的樹脂成型用金屬模的硬質(zhì)覆膜成型方法，其特征在于，所述精磨工序的打磨和研磨是在使用其金剛石粒子或氧化鋁粒子的直徑為0．1微米-0．4微米的糊劑的情況下進行的。全文摘要在形成樹脂成型用金屬模模腔(5)的固定金屬模(1)與活動金屬模(2)中的安裝壓模(6)的金屬模(2)表面(2a)的、至少接觸壓模(6)的部分上,通過用于提高與金屬模(2)表面(2a)的附著力的硅、鎢、碳化鈦、碳化硅、碳化鉻等形成的中間層(20)而形成了類金剛石碳膜(30),從而顯著延長了樹脂成型用金屬模的使用壽命并且沒有損傷壓模地延長了壓模壽命。文檔編號B29C45/37GK1294545SQ00800144公開日2001年5月9日申請日期2000年3月6日優(yōu)先權(quán)日1999年3月8日發(fā)明者宮行男,杉山修,葛西秀文申請人:時至準鐘表股份有限公司