[發明專利]沖壓模具類鉆碳鍍膜優化參數的方法及應用其的沖壓模具

有效

• 申請號: 201510624903.1
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN106555163B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 簡明德;林栢村
• 申請（專利權）人: 高雄第一科技大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 毛廣杰

本發明公開一種沖壓模具類鉆碳鍍膜優化參數的方法及應用其的沖壓模具，鍍膜優化參數的方法包含：進行田口參數選擇，定義數個功能性質需求、選擇適當的鍍膜參數作為因子，選取多個水平；以田口實驗法獲得各個因子在不同水平下的功能量化數據；利用田口實驗法計算各組參數的信噪比，并由信噪比推論出其最佳組合，再進行其參數優化確認實驗，以得到優化鍍膜參數，并進行各性質的變異數分析算出各因子的貢獻度，由各貢獻度決定因子間影響程度；進行參數優化實驗并由參數優化實驗進行多次的反復實驗，再重復進行檢測，以得到田口穩健化參數。本發明能夠降低成形加工過程中在工具表面所承受的剪切應力，并同時鍍膜具有較佳的附著性及機械性、耐腐蝕性。

技術領域

本發明有關于一種沖壓模具類鉆碳鍍膜優化參數的方法及應用其的沖壓模具，特別是有關于一種應用田口方法找出包含最大附著力及最小摩擦系數的多目的優化的鍍膜參數及應用該參數制成具有鍍層的沖壓模具。

背景技術

類鉆石(Diamond-Like Carbon，簡稱DLC)薄膜為碳原子及少量的氫原子鍵結組成的非晶質(沒有結晶)薄膜，由于原子直徑小且排列非常致密，單位體積共價鍵結的數目較多，使其成為硬度僅次于鉆石的材料。為達化學上的穩定，消除表面的懸空鍵，類鉆石薄膜表面的原子常以雙鍵的形式存在。碳-碳雙鍵是非常穩定的結構，因此類鉆石薄膜的表面反應性低(較不沾黏)，摩擦系數小，非常適合應用在需要耐磨耗的地方，特別是模具。另外由于類鉆石薄膜為非結晶態，很容易可以在基板上沉積非常平滑的薄膜，非常適合于光學或鏡面模具表面被覆。又，類鉆石薄膜的化學穩定性極佳，可以耐酸堿，因此非常適合應用在具腐蝕性的環境下。最后由于類鉆石薄膜在室溫就可以制得，因此在制備類鉆石膜的過程中不會因為熱變形造成模具的損壞。

類鉆石薄膜具高硬度、耐酸堿、表面平滑、低磨擦系數、易脫模、耐磨耗、熱導性佳、低溫制程等特性，因而遠比其它材料更適合應用在模具的保護上，增加模具使用壽命達2-10倍。又類鉆石膜鍍在模具上可協助散熱，改善模流性質、增加脫模性、成型率及復制率，縮短制程時間、提升產品良率、并減少拆模及清模的時間及次數。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在沖壓模具上具有低摩擦系數的薄膜鍍層，同時具有相對較佳的鍍層附著力的濺鍍參數設計的方法。

本發明的另一目的在于提供一種應用上述濺鍍參數設計的方法制成的沖壓模具的濺鍍層。

為達成上述方法的目地，本發明的技術手段在于提供一種類鉆碳鍍膜優化參數的方法，步驟包含：進行田口參數選擇，以定義多個(三個)功能性質需求、并選擇適當的鍍膜參數作為因子，且選取多個水平，該些功能性質需求包含鍍膜附著性、摩擦系數和耐磨 耗力，該因子包含中介層、基板偏壓、鋁靶材電流、鉻靶材電流、鈦靶材電流、基板旋轉速度、氮氣流量及乙炔流量；依據該些功能性質需求，分別以田口實驗法獲得各個因子在不同水平下的功能量化數據；以及利用田口實驗法計算根據功能量化數據分析各組參數的信噪比(S/N)，并由該些信噪比推論出其最佳組合再進行參數優化確認實驗，以得到包含該些功能的多目的優化的鍍膜參數。

為達成上述裝置的目地，本發明的技術手段在于提供一種應用其類鉆碳鍍膜優化參數方法制程的沖壓模具。

本發明具有的優點在于：本發明應用田口方法，配合采用四靶源封閉式非平衡磁控濺鍍系統來進行反應性鍍膜濺鍍，四靶源分別使用2個鉻靶、1個鈦靶、1個鋁靶，并且加入反應性氣體氮氣(N2)與乙炔(C2H2)，利用反應性濺鍍的方法制作(TiCrAl)CN多層膜，以田口實驗方法配合變異數分析，提供多目的優化的鍍膜參數，并可根據所需的目的，依該鍍膜參數在沖壓模具(如沖頭、模穴或壓料板)表面形成類鉆碳鍍膜。本發明應用濺鍍于沖壓模具表面的碳氮化鈦鉻鋁(TiCrAl)CN復合類鉆碳膜使模具具有相當低的摩擦系數而使板材胚料于模具間易于滑動以增加沖壓成形性，并同時鍍膜具有較佳的附著性及機械性、耐腐蝕性。

附圖說明

圖1繪示本發明應用四靶源封閉式非平衡磁控制濺鍍系統的設備的示意圖；