[发明专利]一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层以及冷冲模具的修复方法

权利要求书

1.一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，以提高冲压模具修复层结合力、硬度、耐磨性以及抗冲击性能的整体综合性能。采用如下技术方案：一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，其特征在于，包括金属基底，依次沉积于金属基底的Co基-WC涂层、TiN渐变涂层以及TiCN渐变涂层；所述Co基-WC复合涂层通过超音速火焰喷涂Co基合金粉末以及WC-Co粉末制备，所述TiN渐变涂层以及TiCN渐变涂层通过离子源辅助非平衡磁控溅射技术制备；其中TiN梯度涂层中Ti的含量朝着远离基底的方向逐渐增加，其中TiCN梯度涂层中Ti的含量朝着远离基底的方向逐渐减少；所述金属基底为Cr12Mo1V1钢、45钢、W18Cr4V钢或W6Mo5Cr4V2钢。

2.根据权利要求1所述一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，其特征在于，所述Co基合金粉末的组成按重量百分比为C：0.5、Ni：2.4、Cr：27、Fe：1.7、Mn：0.4、Mo：1.2、Y：0.04、Co余量或者C：1.2、Ni：2.7、Cr：33、Fe：3.1、Mn：0.5、Mo：0.7、Y：0.07、Co余量。

3.根据权利要求1-2任一项所述一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，其特征在于，所述WC-Co粉末为WC-12wt.%Co或WC-1712wt.%Co粉末。

4.根据权利要求1-3任一项所述一种Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，其特征在于，所述Co基-WC涂层厚度为150-250μm；所述TiN渐变涂层的厚度为20-30μm；所述TiCN渐变涂层的厚度为20-30μm。

5.一种冷冲模具的修复方法，其特征在于使用权利要求1-4任一项所述Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层，包括以下步骤：

（1）将Co基合金粉末与WC-Co粉末按照重量百分比3:1-9:1混合，置于行星式球磨机中在氩气保护气氛下球磨1.5-2h，对球磨后的粉末进行干燥、筛分获得粒径直径为30-60μm的复合粉末，将上述粉末密封保存；

（2）对待修复冲压模具的磨损部位进行打磨，依次在无水乙醇、丙酮以及去离子水中超声清洗，干燥；对模具进行喷砂处理获得表面粗糙度Ra为1-5μm；

（3）将冷冲模具放置于超音速火焰喷涂设备中的样品架上，利用氧气-丙烷火焰对冷冲模具进行预热处理，预热温度控制在200-250℃；接下来调节喷涂工艺参数：丙烷流量：25-35sccm、氧气流量：150-200sccm、送粉氩气流量：20-30sccm、送粉速率20-30g/min、喷涂距离150-200mm、喷涂角度：70-80°，获得厚度为150-250μm厚的Co基-WC涂层；

（4）对步骤（3）得到的Co基-WC涂层进行打磨，依次采用800#、1000#、1200#金相砂纸打磨，清洗、干燥；

（5）将经步骤（3）打磨后的冷冲模具置于离子源辅助非平衡磁控溅射设备的旋转样品架上，采用相对设置的两个钛靶，对真空腔抽真空至1-4×10^-3Pa，通过样品架中的加热元件对冷冲模具预热至150-200℃，设置溅射工艺参数：样品架旋转速度为10-20r/min、Ar流量150-180sccm、N₂流量为40-60sccm、工作压强为0.2-0.5Pa、基体负偏压为180-220V、离子源电流为2-5A、钛靶电流为30-50A、溅射时间为300-600s；溅射过程开始后，其他参数保持不变、通过控制程序使得钛靶电流线性增加至溅射完成，在Co基-WC涂层表面沉积TiN渐变涂层，所述TiN渐变涂层的厚度为20-30μm；通入40-60sccm甲烷，其他参数保持不变、通过控制程序使得钛靶电流线性减小至溅射完成，在Co基-WC涂层表面沉积TiCN渐变涂层，所述TiCN渐变涂层的厚度为20-30μm；最终获得Co基-WC/TiN/TiCN复合涂层；

（6）对步骤（5）的冷冲模具进行打磨和抛光处理，处理后的修复区域的尺寸与原尺寸相同。

6.根据权利要求5所述一种冷冲模具的修复方法，其特征在于，所述冷冲模具的材质为Cr12Mo1V1钢、45钢、W18Cr4V钢或W6Mo5Cr4V2钢。