| 一种高温模具上高寿命复合涂层的沉积方法 | |
夏原 ; 李光; 高方圆; 李明南
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| 2020-08-14 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 ; 吉林省力科科技有限公司 |
| Abstract | 本发明公开了一种高温模具上高寿命复合涂层的沉积方法，包括如下步骤：首先对高温模具的工作表面进行预处理工序；然后激光喷丸强化在高温模具的模具基体上形成残余压应力层，最后对高温模具的工作表面二次处理，通过真空镀膜方法在模具基体上沉积复合涂层，本发明在镀膜前采用激光喷丸强化在高温模具基材表面引入残余压应力，有效地提高了界面的结合强度，抑制了热疲劳裂纹的产生，延长了涂层模具的使用寿命。 |
| Application Date | 2018-08-22 |
| Application Number | CN201810961729.3 |
| Patent Number | CN108977651B |
| Claim | 1.一种高温模具上高寿命复合涂层的沉积方法，其特征在于，包括如下步骤： S100、对高温模具的工作表面进行预处理工序； S200、激光喷丸强化在高温模具的模具基体上形成残余压应力层 所述激光喷丸强化的方法是： 利用功率密度大于109W/cm2，ns级短脉冲的激光束透过模具表面喷水形成1～2mm的水膜透明约束层，辐照待处理的模具金属材料表面，在水膜透明约束层的作用下，等离子体爆炸产生的高强度冲击波冲击被处理模具表面，形成残余压应力层，激光光斑采用搭接形式，光斑冲击轨迹呈“S”型设置，所述激光喷丸强化步骤中，激光脉冲能量为10～45J，脉冲宽度为15～50ns，光斑直径为3～8mm； S300、对高温模具的工作表面二次处理，具体为对高温模具的工作表面进行打磨，打磨后进行精细抛光，然后进行清洗烘干处理，通过真空镀膜方法在模具基体上沉积复合涂层； 采用电弧离子镀方法在高温模具表面沉积用于高温模具Ti系列涂层，所述Ti系列涂层包括AlTiN复合涂层； 所述AlTiN复合涂层的制备方法包括如下步骤： S301、Ti结合层制备：电弧离子镀的真空调节压力为0.7～1.2Pa，打开电弧Ti金属靶，电流70～90A，沉积2～6min，负偏压250～300V，制备厚度为80～160nm的Ti结合层； S302、TiN过渡层制备：负偏压降到-150V，通入N2，控制气压在0.8～1.5Pa，基体温度300～450℃，占空比60～80％，基片架转速1～3rpm，电弧电流70～90A，沉积15～30min，制备厚度为150～300nm的TiN过渡层； S303、TiAlN梯度支撑层制备：同时开启Ti金属靶和AlTi合金靶，负偏压120～150V，控制气压在2.0～3.0Pa，基体温度300～450℃，占空比60～80％，基片架转速1～3rpm，控制系统采用合金靶电流渐变模式，Ti靶电流5min内从90A降到70A并关闭，AlTi靶电流在沉积时间内逐渐从70A增加至90A，形成梯度结构TiAlN支撑层，沉积10～20min，制备厚度为300～600nm的TiAlN梯度支撑层； S304、AlTiN复合涂层制备：关闭Ti靶，打开3组AlTi靶，通入N2，控制气压在2.5～4.0Pa，电流70～90A，负偏压50～120V，占空比40～80％，基体温度300～450℃，基台保持旋转2～3rpm，沉积时间50～100min，制备厚度为2000～3000nm的AlTiN复合涂层。 |
| 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/311007/85483 |
| Collection | 先进制造工艺力学实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 夏原,李光,高方圆,等. 一种高温模具上高寿命复合涂层的沉积方法. CN108977651B[P]. 2020-08-14. |
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| ZL201810961729.3一种高温（949KB） | 专利 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | ||
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