[发明专利]一种表面类金刚石复合涂层的塑料瓶盖模具在审

专利信息
申请号: 201710828118.7 申请日: 2017-09-14
公开(公告)号: CN107587115A 公开(公告)日: 2018-01-16
发明(设计)人: 施舒扬;郭亮 申请(专利权)人: 上海紫日包装有限公司
主分类号: C23C16/26 分类号: C23C16/26;C23C16/02;B29C33/38
代理公司: 上海顺华专利代理有限责任公司31203 代理人: 陆林辉
地址: 201108 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 表面 金刚石 复合 涂层 塑料 瓶盖 模具
【说明书】:

技术领域

发明涉及金属模具表面处理领域,具体地说,是一种表面类金刚石复合涂层的塑料瓶盖模具。

背景技术

模具工作的条件非常苛刻,比如超高速、高应力、高附着等等都会造成模具表面的过早损伤。所以应用开发先进、无污染、零排放的表面技术是企业面临急需解决的难题。目前制造瓶盖的模具材料主要是铍铜和超级耐腐蚀粉末钢M390。由于瓶盖的数量需求大,所以对瓶盖模具的寿命和可靠性具有非常高的要求。当前瓶盖模具主要存在以下问题:(1)模具寿命不足,磨损严重;(2)模具本身的重金属元素会污染瓶盖,进而污染瓶中饮料;(3)模具表面的导热性随着磨损会降低;(4)瓶盖模具表面与塑料具有很强的亲和性,影响脱模效果,造成废品率高。一般瓶盖塑料在塑化状态对模具具有很强的粘附性,在凸模从瓶盖中拔出时如果粘附过强,轻则影响脱模效率,严重的还会拉伤瓶盖,形成废品。

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD),是利用物理方法在高真空条件下,在模具或者工具表面沉积一层超薄、高硬、纳微米薄膜,显著提高模具表面的耐磨性、防粘附性、抗腐蚀性。该技术可以根据需要沉积不同成分的薄膜类型,随意控制薄膜涂层的成分。同时由于制备的薄膜涂层非常致密,表面摩擦系数也极低,能够完全隔绝模具中重金属对瓶盖的污染并防止塑料对模具的粘附。如果模具的性能提高,可以进一步降低瓶盖成型周期,减薄瓶盖的厚度,归根结底节省了能源、保护了环境、提高了食品安全性和减少了碳排放。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种解决目前瓶盖模具在使用过程中寿命不足、污染瓶盖、导热性差及脱模困难的技术方案,通过在瓶盖模具表面制备Ti/DLC、Cr/DLC、CrN/DLC纳微米多层涂层,提高模具的耐蚀性、耐磨性及抗粘附性,提高模具的使用寿命,减少模具金属的污染。

本发明的第一方面,提供一种塑料瓶盖模具表面类金刚石(DLC)复合涂层的制备方法,所述的复合涂层为双层结构,采用Ti、Cr或CrN为过渡层,类金刚石为表面涂层,所述的复合涂层的制备方法包括以下步骤:

A、模具表面处理:先将模具基体置于无水酒精中进行人工清洗,去除表面难以移除的粘附物,再对模具基体表面进行丙酮超声波清洗,进一步去除表面的油污及杂质,清洗时间为30min,待清洗完毕,烘干后取出;

B、过渡层制备:将烘干后的模具基体装夹并送入阴极电弧沉积设备中,将炉腔抽真空至0.006mbar,基体加热至200℃;

a.铍铜为基体材料,制备Ti过渡层时,Ar气流量为180~200sccm,Ti靶材通电,电流为100~120A,基体偏压为400~450V,沉积时间为20~30min;

b.耐腐蚀钢为基体材料,制备Cr过渡层时,Ar气流量为200~220sccm,Cr靶材通电,电流为120~140A,基体偏压为400~430V,沉积时间为25~35min;

c.耐腐蚀钢为基体材料,制备CrN过渡层时,Ar气流量为200~220sccm,N2气体流量为150~180sccm,Cr靶材通电,电流为130~150A,基体偏压为200~240V,沉积时间为15~20min;

C、类金刚石表面涂层制备:待过渡层制备结束后,关闭气体阀门,靶材停止通电,基体偏压为650~750V,同时向炉腔中通入C2H2,C2H2流量随沉积时间的增加而梯度升高,第一阶段C2H2流量为40~60sccm,沉积时间为5~10min,第二阶段C2H2流量为80~100sccm,沉积时间为15~20min,第三阶段C2H2流量为120~140sccm,沉积时间为50~55min。

优选的,所述的步骤B的阴极电弧沉积设备中安装有高纯度矩形Ti(纯度99.99%)靶材及矩形Cr(纯度99.99%)靶材。

优选的,所述的步骤C中类金刚石表面涂层制备完成后,待基体温度冷却到80℃出炉。

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