[发明专利]一种不锈钢制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种不锈钢制品及其制备方法。

背景技术

不锈钢制品越来越多地应用于制造业和电子电器行业，不锈钢制品一般包括不锈钢基材和位于不锈钢基材表面的硬质薄膜，硬质薄膜的种类主要有碳化钛、氮化钛、氮化铬。硬质薄膜的制备方法主要有物理气相沉积法和化学气相沉积法两种，物理气相沉积法包括电弧离子镀和磁控溅射离子镀。

采用电弧离子镀形成的硬质薄膜具有高的硬度和良好的耐磨性能和耐腐蚀性能，但是，此类硬质薄膜的表面光洁度较差，主要用于对表面光洁度要求不高的刀具和工具等。现阶段，不锈钢越来越广泛地用作电子产品及电子产品部件的基材，如果采用电弧离子镀在不锈钢基材表面形成硬质薄膜，则满足不了对外观的要求。于是，人们提出采用磁控溅射离子镀的方法在不锈钢基材表面形成硬质薄膜，该硬质薄膜的表面光洁度较高，能够达到电子产品的外观要求，但是，现有的磁控溅射离子镀硬质薄膜的硬度不高，因此不锈钢制品的耐磨性较差。

综上所述，现有的不锈钢制品不能同时具有高的表面光洁度、硬度和耐磨性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的不锈钢制品不能同时具有高的表面光洁度、硬度和耐磨性能的缺点，提供一种表面光洁度和硬度高并且耐磨性好的不锈钢制品及其制备方法。

本发明提供了一种不锈钢制品，该不锈钢制品包括不锈钢基材和位于不锈钢基材表面的薄膜，其中，所述薄膜包括底层、中间层和面层，所述底层为不锈钢，中间层为不锈钢与非铁金属的合金，面层为不锈钢与非铁金属的合金的碳化物或氮化物。

本发明还提供了所述不锈钢制品的制备方法，该方法包括在溅射条件下，在磁控靶上施加电源使磁控靶的靶材物质溅射并沉积在不锈钢基材上形成薄膜，其中，所述薄膜包括底层、中间层和面层，所述底层为不锈钢，中间层为不锈钢与非铁金属的合金，面层为不锈钢与非铁金属的合金的碳化物或氮化物。

本发明提供的不锈钢制品的硬质薄膜包括不锈钢底层、不锈钢与非铁金属的合金中间层和不锈钢与非铁金属的合金的碳化物或氮化物面层，不锈钢基材和底层的材质相同，二者之间的结合力很好、应力较小，底层和中间层具有含有相同的成分不锈钢，二者之间的结合力也很好、应力较小，中间层和面层具有相同的合金成分，二者之间的结合力也很好、应力较小，薄膜的各层之间以及薄膜与不锈钢基材之间的应力得到了缓解，因此所述薄膜与不锈钢基材之间的结合力好，硬度高，耐磨性好。此外，本发明的不锈钢制品的硬质薄膜采用磁控溅射离子镀方法形成，因此表面光洁度高。因此，本发明的不锈钢制品的表面光洁度和硬度高并且耐磨性好。

具体实施方式

本发明提供的不锈钢制品包括不锈钢基材和位于不锈钢基材表面的薄膜，其中，所述薄膜包括底层、中间层和面层，所述底层为不锈钢，中间层为不锈钢与非铁金属的合金，面层为不锈钢与非铁金属的合金的碳化物或氮化物。

所述底层的厚度可以为0.1-0.8微米，优选为0.3-0.6微米；所述中间层的厚度可以为0.1-0.8微米，优选为0.3-0.6微米；所述面层的厚度可以为2-7微米，优选为3-6微米。

在中间层中，所述非铁金属可以含有任何适用于磁控溅射离子镀方法的金属，优选为铜、镍、铬、铝和钛中的一种或几种，更优选为铬和/或钛。

在面层中，所述非铁金属可以含有任何适用于磁控溅射离子镀方法的金属，优选为铜、镍、铬、铝和钛中的一种或几种，更优选为铬和/或钛。

优选情况下，中间层和面层中所含的非铁金属的种类相同，这样可以进一步缓解中间层和面层之间的应力，提高二者之间的结合力，并提高硬质薄膜的硬度。

本发明还提供的不锈钢制品的制备方法包括在溅射条件下，在磁控靶上施加电源使磁控靶的靶材物质溅射并沉积在不锈钢基材上形成薄膜，其中，所述薄膜包括底层、中间层和面层，所述底层为不锈钢，中间层为不锈钢与非铁金属的合金，面层为不锈钢与非铁金属的合金的碳化物或氮化物。

所述溅射条件可以为常规的溅射条件，例如溅射条件包括压力(绝对压力)为0.1-1.0帕，优选为0.3-0.8帕，温度为20-200℃，优选为50-100℃。

所述电源可以为现有的各种用于磁控溅射离子镀的电源，优选为中频电源，中频电源的频率一般为10-150千赫，优选为10-100千赫。所述电源的功率可以为8-20千瓦，优选为12-18千瓦。

本发明的磁控溅射离子镀方法可以使用现有的各种磁控溅射离子镀设备，磁控溅射离子镀设备可以商购得到。所述磁控溅射离子镀设备包括真空室、加热装置、上件架和磁控靶，加热装置、工件架和磁控靶位于真空室中。