| 一种压铸模具用复合涂层及其制备方法 | |
夏原 ; 李光; 李明南; 高方圆; 文偲嘉
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| 2020-03-17 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 ; 吉林省力科科技有限公司 |
| Abstract | 本发明提供了一种适用于压铸模具的耐高温自润滑的高硬度强韧性梯度复合涂层及其制备方法，由沉积在模具基体上的由内向外依次层叠设置的结合层，过渡层，支撑层和功能层组成；所述结合层为提高复合涂层与模具表面结合力的Cr结合层；所述过渡层由CrN过渡层和CrAlN过渡层复合而成；所述支撑层由CrAlSiN层和CrAlVN层对应交替叠加复合而成；所述功能层由CrAlSiCN层和CrAlVCN层对应交替叠加复合而成。具有良好地表面硬度、耐磨性、抗高温氧化以及耐腐蚀性能，具有更好地自润滑效果，能够显著减少模具形变，提高模具精度，消除模具涂层的疲劳失效，提高使用寿命，适用于复杂造型模具的开发。 |
| Application Date | 2018-03-12 |
| Application Number | CN201810201900.0 |
| Patent Number | CN108396292B |
| Claim | 1.一种复合涂层在压铸模具表面的沉积方法，其特征在于，所述方法采用一种压铸模具用复合涂层，所述复合涂层由沉积在模具基体上的由内向外依次层叠设置的结合层，过渡层，支撑层和功能层组成； 所述结合层为提高复合涂层与模具表面结合力的Cr结合层； 所述过渡层由CrN过渡层和CrAlN过渡层复合而成，所述CrN过渡层位于所述Cr结合层和所述CrAlN过渡层之间； 所述支撑层由CrAlSiN层和CrAlVN层交替叠加复合而成的多层结构，所述CrAlVN层位于所述CrAlN过渡层上，与所述CrAlSiN层交替叠加； 所述功能层由CrAlSiCN层和CrAlVCN层交替叠加复合而成的多层结构，所述CrAlVCN层位于最外层的所述CrAlSiN层上，并与所述CrAlSiCN层交替叠加； 所述CrAlN层中，Al原子百分比为20-40at.%； 所述CrN层的厚度为200-400nm，CrAlN层的厚度为100-200nm； 所述支撑层中单层所述CrAlSiN层中Si原子百分比为5-10at.%，Al原子百分比为20-30at.%；单层CrAlVN层中V原子百分比为7-12at.%，Al原子百分比为20-30at.%； 所述支撑层的一个周期中，所述CrAlVN层厚度为20-40nm，所述CrAlSiN层厚度为10-20nm，所述支撑层总厚度为300-600nm； 所述功能层中，CrAlSiCN层和CrAlVCN层分别是（CrAl,CrV）N的纳米晶镶嵌于非晶Si3N4中，并在间隙中掺杂有非晶C原子的晶体结构； 所述功能层中各层原子百分比为：15-30 at.%Cr，10-20 at.%Al，7-12 at.%V，5-10at.%Si，3-5 at.%C，40-49 at.%N； 所述功能层的厚度为2-3μm； 所述Cr结合层的厚度为100-200nm； 所述沉积方法，包括以下步骤： 1） 辉光清洗，将预处理后的模具基体放入真空阴极弧离子镀设备中，抽真空加热至基体表面温度达到300-500℃，控制气压在1.0-1.5Pa，充入Ar气进行辉光放电清洗； 2） Cr层制备，调节真空压力为辉光清洗中压力的1/2-2/3，开启金属Cr靶位，沉积Cr结合层； 3） CrN过渡层制备，降低偏压，通入N2与Ar的混合气体，控制气压为0.5-1.2 Pa，基片温度300-500℃，沉积CrN过渡层； 4） CrAlN过渡层制备，关闭金属Cr靶位，开启CrAl合金靶位，保持偏压不变，通入N2，保持气压在0.5-1.2Pa，基体温度为300 -500℃，沉积CrAlN过渡层； 5） 支撑层制备，同时开启CrAl、CrV、CrSi靶位，通入N2，保持气压为0.8-3.0Pa，基体温度300-500℃，保持基台旋转，交替沉积CrAlVN层和CrAlSiN层； 6） 功能层制备，保持CrAl、CrV、CrSi靶位开启，在通入Ar和N2混合气体的同时间歇性通入C2H2，真空度保持为0.8-3.0Pa，基体温度300-500℃，在基台上旋转工件，根据预设转速交替沉积CrAlSiCN层和CrAlVCN层。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/82229 |
| Collection | 先进制造工艺力学实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 夏原,李光,李明南,等. 一种压铸模具用复合涂层及其制备方法. CN108396292B[P]. 2020-03-17. |
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