[发明专利]具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具及制备方法

权利要求书

1.具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具，其特征在于模具本体和模具表面的涂层，所述的涂层包括由内往外分布的具有硬度梯度的结合层、过渡层、支撑层、增硬层和耐温耐腐蚀层；所述的结合层为纯Cr层，所述的过渡层为CrN层，所述的支撑层为CrN和AlCrSiN的复合涂层，所述的增硬层为AlCrSiN和AlCrSiON的交替层，所述的耐温耐腐蚀层为AlCrSiON和AlCrSiO的交替层。

2.根据权利要求1所述的具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具，其特征在于所述的结合层、过渡层、支撑层、增硬层和耐温耐腐蚀层的总厚度为0.291-11.44微米。

3.根据权利要求1所述的具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具，其特征在于所述的过渡层的硬度为14-16GPa，所述的支撑层的硬度为28-32GPa，所述的增硬层的硬度为34-36GPa，所述的耐温耐腐蚀层的硬度为28-32GPa。

4.根据权利要求2所述的纳米晶复合涂层，其特征在于所述的支撑层中CrN层的厚度为4-10纳米，支撑层中的AlCrSiN层的厚度为4-40纳米，支撑层的调制周期为8-50纳米。

5.根据权利要求2所述的纳米晶复合涂层，其特征在于所述的增硬层的厚度为100-2400纳米，所述的增硬层中AlCrSiN层的厚度为50-400纳米，增硬层中的AlCrSiON层的厚度为50-400纳米，增硬层的调制周期为100-800纳米。

6.根据权利要求2所述的纳米晶复合涂层，其特征在于所述的耐温耐腐蚀层的厚度为100-2700纳米，所述的耐温耐腐蚀层中的AlCrSiON层的厚度为50-500纳米，所述的耐温耐腐蚀层重的AlCrSiO层的厚度为50-400纳米，耐温耐腐蚀层的调制周期为100-900纳米。

7.具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在450～550℃、氩气和氢气环境中，对压铸铝模具经过等离子刻蚀；

2)在0.02～0.4Pa，-800V～-1000V条件下，从Cr靶上将Cr高温蒸发并在高偏压作用下高速运动到模具表面，并沉积在模具的表面，形成1-40纳米厚的纯Cr结合层；

3)在0.5～2Pa，-50V～-300V条件下，通入氮气与Cr反应，在模具表面沉积生成40-2000纳米厚的CrN过渡层；

4)在2～5Pa，-100～-250V条件下，AlCrSi靶上释放AlCrSi与CrN过渡层反应，在模具表面沉积生成40-2000纳米厚的CrN/AlCrSiN支撑层；

5)在3～5Pa，-100～-300V条件下，控制氧气和氮气的通断，在模具表面沉积生成100-2400纳米厚的AlCrSiN/AlCrSiON增硬层；

6)在3～5Pa，-50～-200V条件下，控制氧气和氮气的通断，在模具表面沉积生成100-2700纳米厚的AlCrSiON/AlCrSiO耐温耐腐蚀层；

7)制备结束后静置冷却，得到具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具。

8.根据权利要求7所述的具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具的制备方法，其特征在于步骤5)中先仅通入氮气以形成AlCrSiN层，然后再通入氧气与AlCrSiN反应，形成AlCrSiON层，循环上述步骤，则会形成AlCrSiN和AlCrSiON的交替层。

9.根据权利要求7所述的具有纳米晶复合涂层的压铸铝模具的制备方法，其特征在于在步骤6)中，同时通入氮气和氧气时，会形成AlCrSiON层，当只通入氧气时，则会形成AlCrSiO层。