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，特別涉及一種具有多層鍍膜的模具。
背景技術(shù)：
模造技術(shù)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(shí)需要考慮下列幾點(diǎn)(1)良好的離型性，以避免與產(chǎn)品發(fā)生反應(yīng)、粘附現(xiàn)象；(2)足夠的硬度及機(jī)械強(qiáng)度，以承受模造過程中的沖擊力；(3)耐磨性，以利成型產(chǎn)品及避免表面刮傷。為使模具達(dá)到上述要求，通常需在模具表面進(jìn)行鍍膜，因此鍍膜技術(shù)不僅為模具制作的關(guān)鍵技術(shù)，更為影響模造產(chǎn)品良率高低的關(guān)鍵。
為得到品質(zhì)更為優(yōu)良的模造產(chǎn)品，業(yè)界在模具的鍍膜技術(shù)上做出了很多努力，如現(xiàn)有技術(shù)揭示了一種模壓玻璃產(chǎn)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(jī)械強(qiáng)度高、硬度好。但是，該模具的表面光滑性、耐磨性尚需進(jìn)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(nèi)容以下將以實(shí)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(shí)施例的具有多層鍍膜的模具，其優(yōu)點(diǎn)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(jié)合；最外層膜層選用含氫類金剛石碳材質(zhì)，更進(jìn)一步降低表面摩擦系數(shù)，提高表面光滑性，且可增強(qiáng)模具的離型性。

圖1是本實(shí)施例具有多層鍍膜的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)施例于基底上形成多層鍍膜的裝置圖。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對上述具有多層鍍膜的模具作進(jìn)一步詳細(xì)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(zhì)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(jié)層，其材質(zhì)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(zhì)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(jié)合?；?0為不銹鋼材質(zhì)，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(jié)構(gòu)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(jié)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(shè)置一過渡層來改善其界面的結(jié)合力，過渡層可為單層或多層，本實(shí)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(shù)降低、耐腐蝕性增強(qiáng)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(jī)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(shù)，而含氮、氫類金剛石碳膜層為一內(nèi)應(yīng)力較小的膜層。
本實(shí)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(jié)合。第四膜層14采用含氮、氫類金剛石碳膜層，其為一內(nèi)應(yīng)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(zhì)，可更進(jìn)一步降低模具100表面摩擦系數(shù)，提高表面光滑性，且可增強(qiáng)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(jié)合，且其各具優(yōu)良的機(jī)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(jié)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(nèi)具有一底座44，其可自由旋轉(zhuǎn)，一基底10設(shè)置于該底座44上，其可隨底座44一起旋轉(zhuǎn)，也可自轉(zhuǎn)。腔室40內(nèi)與該底座44相對的位置設(shè)置有一可旋轉(zhuǎn)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(zhì)可選自鉻、鈦或鈦化鉻，靶41b的材質(zhì)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(fù)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(shè)置于底座44的兩端，于底座44上施加一負(fù)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(shí)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(shí)，腔室40內(nèi)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(yīng)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(dāng)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40設(shè)置有一抽氣口47，一氮?dú)廨斎肟?8，一氫氣輸入口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(nèi)充入氬氣，開啟射頻電源45a，射頻電源45b、45c均處于關(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)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(fù)極即靶41a方向加速運(yùn)動，并不斷撞擊靶41a的表面，氬離子的動能轉(zhuǎn)移至靶材原子，當(dāng)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(jìn)行自轉(zhuǎn)，以便于基底10表面濺鍍上比較均勻的第一膜層11?？刂茷R鍍時(shí)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(jī)4，開啟射頻電源45b，射頻電源45a、45c均處于關(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)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(jìn)行自轉(zhuǎn)，以便于第一膜層11表面濺鍍上比較均勻的第二膜層12。控制濺鍍時(shí)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(jī)4，不同之處為保持腔室40的壓力條件下，從氮?dú)廨斎肟?8向腔室40中輸入氮?dú)?，并從抽氣?7將腔室40中部分氬氣抽出，使得最終氮?dú)馀c氬氣的混合氣體滿足條件氮?dú)庥诨旌蠚怏w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(guān)閉狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)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(jìn)行自轉(zhuǎn)，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(shí)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(jī)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?dú)獾幕旌蠚怏w抽出，使得最終氮?dú)?、氫氣以及氬氣的混合氣體滿足條件氮?dú)夂蜌錃庠诨旌蠚怏w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(guān)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(jìn)行輝光放電，從而于第三膜層13上形成含氮?dú)漕惤饎偸急∧ぃ吹谒哪?4。
該濺鍍過程中，基底10可進(jìn)行自轉(zhuǎn)，以便于第三膜層13表面濺鍍上比較均勻的第四膜層14。控制濺鍍時(shí)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(jī)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?dú)?、氫氣以及氬氣的混合氣體抽出，同時(shí)，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(guān)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(jìn)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(jìn)行自轉(zhuǎn)，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(shí)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(chǎn)生氫原子的含氫氣體替代。
經(jīng)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(shí)施例得到的具有多層鍍膜的模具100，其優(yōu)點(diǎn)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(jié)合；最外層膜層選用含氫類金剛石碳材質(zhì)，更進(jìn)一步降低表面摩擦系數(shù)，提高表面光滑性，且可增強(qiáng)模具的離型性。
權(quán)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(shè)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(quán)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(zhì)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(quán)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(jié)層及一中間層。
4.如權(quán)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(jié)層的材質(zhì)為鉻、鈦或鈦化鉻。
5.如權(quán)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(jié)層的厚度為1～20納米。
6.如權(quán)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(zhì)為氮化鉻、氮化鈦或氮化鈦鉻。
7.如權(quán)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(quán)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(quán)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(jī)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(quán)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