CN100482379C - 一种压铸模仁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压铸模仁及其制备方法。一种压铸模仁，其包括一模仁基底、一中间层及一类金刚石碳薄膜，所述中间层用于将模仁基底与所述类金刚石碳薄膜紧密连结成一体，所述类金刚石碳薄膜中氢含量为2%至25%。本发明的模仁具有更加优异的机械性能、抗腐蚀性能及离型性能。

Description

一种压铸模仁及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种压铸模仁及其制备方法，尤其涉及一种具有优异机械性能、抗腐蚀性能及离型性能的压铸模仁及其制备方法。

【背景技术】

当今消费性电子产品领域中，轻量化是一重要趋势。镁合金具有低密度、高强度等优良性质，可广泛应用于各种消费性电子产品中以取代强度偏低的塑料及密度偏大的钢等结构性材料。

镁合金一般以热压铸方式成型，压铸时，将镁合金加热至熔融状态，导入压铸机的模仁中，对其施压，冷却，得一具有模仁形状的成型件，然后将成型件从模仁中顶出。

由于热压铸过程中，镁合金从熔融态逐渐冷却，温度变化极大，因此要求镁合金热压模仁须可抵抗熔融态铝、镁、锌等金属对模仁的腐蚀及承受温度的急剧变动。

满足上述要求的模具材料通常为合金，其中一种常用的镁合金热压模具材料组成为：含碳0.2％-0.5％，铬3％-15％，锰0.2％-0.8％，硅0.5％-2.0％，钒0.2％-2.0％，其余为铁。此类材料能较好达成上述要求，但为便于镁合金成型后易从模仁中顶出，用此类材料制得的模仁表面需喷离型剂，否则会发生卡模的情形。

离型剂中通常含有脂肪族烃、碳氧双键(C＝O)、硅酮官能团(Si-O-C)。离型剂喷涂在模仁表面后，会形成一离型膜，此离型膜厚度不均匀，会造成产品尺寸偏差过大。另，由于压铸时的高温，这些化学物质具有较高反应活性，会在压铸产品上造成腐蚀等污染，且所述薄膜硬度、耐磨性能等机械性能不理想。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种具有优异机械性能、抗腐蚀性能及离型能性能的压铸模仁及其制备方法。

一种压铸模仁，其包括一模仁基底、一中间层及一类金刚石碳薄膜，所述中间层用于将模仁基底与所述类金刚石碳薄膜紧密连结成一体，所述类金刚石碳薄膜中氢含量为2％至25％。

一种模仁的制备方法，其包括以下步骤：提供一模仁基底；使用溅镀法在所述模仁基底上形成一中间层；及采用直流磁控溅镀法、交流磁控溅镀法、射频磁控溅镀法或化学气相沉积法在所述中间层上形成一层类金刚石碳薄膜，溅镀时通过调整溅射气体中的氢含量使制得的类金刚石碳薄膜中的氢含量为2％-25％。

相对于现有技术，由于含氢类金刚石碳薄膜具有更优异的抗热、耐磨、防腐蚀性能、化学稳定性，从而所述模仁具有优异的机械性能、抗腐蚀性能及离型性能。

【附图说明】

图1是本发明实施例的压铸模仁剖面示意图。

图2是本发明压铸模仁的制备方法流程图。

【具体实施方式】

以下将结合图示说明一种压铸模仁及其制备方法。

请参阅图1，本发明实施例的压铸模仁10包括一模仁基底12、一形成在模仁基底12表面上的中间层14及一形成在中间层14表面上的类金刚石碳薄膜16。

形成模仁基底12的材料通常为合金钢，其能承受熔融态铝、镁、锌等金属的腐蚀及温度的急剧变动，本实施例中采用的合金钢材料组成为：含碳0.2％-0.5％，铬3％-15％，锰0.2％-0.8％，硅0.5％-2.0％，钒0.2％-2.0％，其余为铁。

单纯的类金刚石碳薄膜16与模仁基底12之间结合力较弱，须形成一与模仁基底12及类金刚石碳薄膜16间结合力强的中间层14将类金刚石碳薄膜16牢固粘附在模仁基底12表面。本实施例中，中间层14为一金属铬薄膜，其厚度可为2纳米到30纳米，优选为5纳米到20纳米。

类金刚石碳薄膜16厚度为100纳米到2000纳米之间，优选500纳米到1000纳米。类金刚石碳薄膜16中包含氢元素，氢含量可为2％-25％，优选为5％-15％。氢含量可通过制备类金刚石碳薄膜16时所使用的气体中含氢量来控制。

类金刚石碳薄膜16中的含氢量可影响其性能，高温下，例如镁合金压铸成型的温度下，类金刚石碳膜16中的氢会慢慢释放出来，会影响成型件的品质，若氢含量小于等于25％时，则此影响可忽略不计。限于当前的制备技术，当前所制得的纯类金刚石碳薄膜内应力大，与基材或中间层结合力差，因此采用纯类金刚石碳薄膜的模仁抗耐磨等机械性能较差。纯类金刚石碳薄膜结构中存在悬键，若向其中引入氢原子以填充所述悬键，可改善类金刚石碳薄膜性能。根据本发明人的发现，若类金刚石碳薄膜中氢含量大于等于2％即可有效改善类金刚石碳薄膜的机械性能及抗腐蚀性能。

本实施例中的模仁表面形成有一中间层14及一含有2％-25％氢的类金刚石碳薄膜16，从而本实施例模仁具有优异的机械性能、抗腐蚀性，由于类金刚石碳薄膜的低化学活性，本实施例的模仁还具有优异的离型性能。

请参阅图2，上述实施例的压铸模仁的制备方法包括以下步骤：

步骤21，提供一模仁基底。如前所述，形成模仁基底的材料可选用合金刚，具体可为：含碳0.2％-0.5％，铬3％-15％，锰0.2％-0.8％，硅0.5％-2.0％，钒0.2％-2.0％，其余为铁。

步骤22，在模仁基底表面上溅镀形成一中间层。中间层可提高模仁基底与将要制备的类金刚石碳薄膜间连接力。中间层可采用直流磁控溅镀法、交流磁控溅镀法或射频磁控溅镀法制备。本实施例中采用射频磁控溅镀法在模仁基底表面镀一金属铬薄膜。金属铬薄膜厚度可为2-30纳米，优选5-20纳米。

步骤23，在中间层表面形成一类金刚石碳薄膜。类金刚石碳薄膜16可采用直流磁控溅镀法、交流磁控溅镀法、射频磁控溅镀法或化学气相沉积法制备。

本实施例中采用射频磁控溅镀法。射频频率为13.56百万赫兹(MHz)，采用石墨作为靶材，溅射气体可为组成为A+B的气体组合，其中A为氩气或氪气；B为含氢气体，例如甲烷、乙烷或氢气。改变溅射气体中的氢含量，可改变最终制得的类金刚石碳薄膜中的氢含量。溅射气体中的氢含量增大，最终所制得的类金刚石碳薄膜含量亦增大。溅射气体中的氢含量为2％-25％时，可相应得到含氢量为2％-25％的类金刚石碳薄膜。对于不同溅射气体组合，调整气体B含量，使溅射气体中的氢含量为2％-25％。溅镀时，靶材/阴极与匹配网络相连，利用匹配网络中的感应器与电容，可以调节或最大化供应的射频能量而使反射能减少至最少。基材上可加上直流偏压、交流偏压或射频偏压。

制得的类金刚石碳薄膜厚度可为100纳米到2000纳米，优选为500纳米到1000纳米。其中含氢量可为2％-25％，优选为5％-15％。

Claims (11)

1.一种压铸模仁，其包括一模仁基底、一形成在所述模仁基底表面上的中间层及一形成在所述中间层表面上的类金刚石碳薄膜，其特征在于所述类金刚石碳薄膜中氢含量为2％至25％。

2.如权利要求1所述的压铸模仁，其特征在于所述类金刚石碳薄膜厚度为100纳米至2000纳米。

3.如权利要求1所述的压铸模仁，其特征在于所述中间层为铬薄膜。

4.如权利要求3所述的压铸模仁，其特征在于所述中间层厚度为2纳米至30纳米。

5.如权利要求1所述的压铸模仁，其特征在于所述模仁基底的材料组成为：碳0.2％-0.5％，铬3％-15％，锰0.2％-0.8％，硅0.5％-2.0％，钒0.2％-2.0％，其余为铁。

6.一种压铸模仁的制备方法，其包括以下步骤：

提供一模仁基底；

在所述模仁基底上溅镀形成一层中间层；及

采用直流磁控溅镀法、交流磁控溅镀法、射频磁控溅镀法或化学气相沉积法在所述中间层上形成一层类金刚石碳薄膜，溅镀时通过调整溅射气体中的氢含量使制得的类金刚石碳薄膜中的氢含量为2％-25％。

7.如权利要求6所述的压铸模仁的制备方法，其特征在于形成所述中间层时采用直流磁控溅镀法、交流磁控溅镀法或射频磁控溅镀法。

8.如权利要求7所述的压铸模仁的制备方法，其特征在于采用射频磁控溅镀法形成类金刚石碳薄膜时的射频频率为13.56百万赫兹。

9.如权利要求8所述的压铸模仁的制备方法，其特征在于采用的靶材为石墨。

10.如权利要求8所述的压铸模仁的制备方法，其特征在于所述溅射气体为A+B的混合气体，其中A为氩气或氪气，B为甲烷、乙烷或氢气，所述溅射气体中氢含量为2％-25％。

11.如权利要求6所述的压铸模仁的制备方法，其特征在于所述中间层厚度为2-30纳米。

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