[發明專利]一種陶瓷相納米晶復合涂層注塑機螺桿制備工藝

無效

• 申請號: 201310141042.2
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103215545A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 李固加
• 申請（專利權）人: 李固加
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;B29C45/48
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于塑料成型設備技術領域，更具體涉及一種陶瓷相納米晶復合涂層注塑機螺桿極其制備工藝。

背景技術

塑料制品在我們生活中之隨處可見，我們的生活已經塑料制品，而隨著人們生活水平的提高，環保意識的增加，對塑料制品的要求也越來越高。塑料機械是塑較工業發展的重要支柱，是塑料工業發展的基礎，同時也受塑料工業發展的影響。在整個塑料制品的生產過程中注塑機、擠出機、吹塑機這三種機械占了塑料機械總產值的70-80%。螺桿和料筒是塑料機械的核心部件，這兩個部件的組合工作質量對塑料的塑化、生產效率有著重要的影響，隨著生產效率的提高，高速、節能塑機已經成為塑料機械的主流，加之各種工程塑料有的應用，這對塑機螺桿的質量提出了更高的要求。目前螺桿表面磨損、腐蝕是導致停機是塑料擠壓機械故障中的最主要原因。

為了提高螺桿的耐磨耐腐蝕各抗粘著能力，目前國內外主要是滲氮、滲金屬、電鍍鉻、電鍍鎳等工藝來強化螺桿的耐磨耐腐蝕能力。滲氮技術滲氮層較深，但硬度低，耐磨性差，抗腐蝕性能低；電鍍鎳具有表面鍍層均勻且光滑性好，但處理工藝存在一定的污染，不環保，并且硬度差，不耐磨。電鍍鉻比電鍍鎳具有較好的耐磨性，但電鍍過程的主要原料鉻酐具有劇毒，會導致嚴重的環境污染，另外鉻層在注塑過程中易容掉皮脫落，造成產品有黑點（麻點），影響產品外觀，造成不良品。

PVD（Physical?Vapor?Deposition）物理氣相沉積是在現代物理、化學、材料學、電子學、力學等多學科基礎上建立起來的一門先進的工程技術。它是將金屬或非金屬靶材（所鍍膜材料）在真空環境下，經過物理過程沉積在需鍍膜工件（襯底）表面的過程。使用PVD技術在金屬材料表面制造硬質陶瓷涂層是近年來研究的熱點，在工模具上已經取得了成功的應用。目前PVD技術主要有電弧離子鍍和磁控濺射這兩種方法，但這兩種方式制造的陶瓷涂層如TIN、CRN等涂層硬度只有滲氮的兩倍，耐磨性及抗腐蝕性能不夠，在螺桿表面使用時具有很大的局限性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種陶瓷相納米晶復合涂層注塑機螺桿制備工藝，通過在螺桿表面鍍上一層更優良的陶瓷相納米晶復合涂層，從而使螺桿具有更好的耐磨性、抗腐蝕性和潤滑排它性，從而降低注塑機設備故障率，提高設備運行的穩定性，成倍延長螺桿的使用壽命，提高生產率，降低生產成本。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種陶瓷相納米晶復合涂層注塑機螺桿制備工藝，包括：

步驟1：對螺桿進行清洗；

步驟2：將步驟1后的螺桿作為基材，在基材上沉積厚度為500nm的過渡層，該過渡層為Ti、Si、W、Al、Cr、Zr的單質或氮化物或碳化物或氮碳化物的陶瓷相納米晶結構；

步驟3：在步驟2的過渡層上沉積厚度為5～8μm的主功能層，該主功能層為Ti、Si、W、Al、Cr、Zr的氮化物或碳化物或氧化物或氮碳化物中的至少兩種交替沉積的陶瓷相納米晶結構復合層；

步驟4：在步驟3的主功能層上沉積厚度為2～3μm的自潤滑層，該自潤滑層為AlCrN滲DLC膜層；

步驟5：冷卻。

更進一步地，步驟1中清洗方法是：先用超聲波把螺桿進行除油除蠟清洗；然后烘干；再放在真空陰極電弧離子鍍設備中，進行抽真空加熱，加熱溫度設定在300～350℃,當抽真空至5×10^-3Pa,開始充入氬氣進行輝光放電清洗,時間為30～40分鐘。

更進一步地，步驟2的過渡層是在氣壓0.1～0.2Pa、溫度300～350℃、偏壓-150～-200V下制得的。

更進一步地，步驟3的主功能層是在氣壓0.5～0.6Pa、溫度300～350℃，偏壓-200～-250V條件下制得的。

更進一步地，步驟3中的陶瓷相納米晶體粒直徑小于5nm。

更進一步地，在步驟4的自潤滑層是在氣壓0.4～0.5Pa、溫度300℃，偏壓-150～-200V條件下制得的。

更進一步地，步驟2中過渡層的沉積、步驟3中主功能層的沉積、步驟4中自潤滑層的沉積是利用多弧離子磁控濺射技術實現的。

更近一步地，步驟5中冷卻是在真空條件下自然冷卻到100℃。

采用上述技術方案后，其有益效果是：

1.與現有的水鍍鉻、水鍍鎳相比，本發明所有的制造過程都在真空環境中進行，沒有任何污染，不會象水鍍鉻、鎳那樣出現嚴重的重金屬污染及有毒物質；