[发明专利]一种用于压铸模具的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种用于压铸模具的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层，其特征在于：包括从内至 外依次沉积在压铸模具表面的结合层、过渡层、支撑层、增硬层和抗粘层，所述结合层为通过电弧离子镀方法在模具基体上制备的纯Nb结合层，过渡层为NbN过渡金属陶瓷层，支撑层为NbN/AlCrNbSiTiN高熵合金氮化物纳米多层膜，增硬层为AlCrNbSiTiN/AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物纳米多层膜；抗粘层为AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物层。

2.如权利要求1所述的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层，其特征在于：所述支撑层中，NbN单层和AlCrNbSiTiN单层交替沉积，NbN单层厚为10-30纳米，AlCrNbSiTiN单层厚度为5-20纳米，该多层膜的调制周期为15-50纳米。

3.如权利要求1所述的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层，其特征在于：所述增硬层中，AlCrNbSiTiN单层和AlCrNbSiTiCN单层交替沉积，AlCrNbSiTiN单层厚为2-20纳米，AlCrNbSiTiCN单层厚度为4-30纳米，该多层膜的调制周期为6-50纳米。

4.如权利要求1所述的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层，其特征在于：所述的抗粘层中C/N摩尔比值范围为1/10≤C/N≤10。

5.如权利要求1所述的AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层，其特征在于：所述结合层厚度为10-100纳米，过渡层厚度为200-800纳米，支撑层厚度为1000-1500纳米，增硬层厚度为1000-2000纳米，抗粘层为500-1000纳米，涂层总厚度为2.71-5.4微米。

6.一种权利要求1所述AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、准备工作，打开电弧离子镀设备，将压铸模具放入真空室内，将经过氮化处理的压铸模具采用离子刻蚀清洗，使得模具基体表面达到镀膜的要求；

步骤2、打开Nb靶，采用电弧离子镀技术从Nb靶蒸镀，在模具基体表面镀上纯Nb作为结合层；

步骤3、然后通入氮气与Nb反应生成NbN膜作为过渡层；

步骤4、在NbN膜作为过渡层的基础上，逐步开启AlCrNbSiTi靶生成作为支撑层的NbN/AlCrNbSiTiN高熵合金氮化物纳米多层膜；

步骤5、关闭Nb靶，交替通入氮气及氮气和乙炔，制备作为增硬层的AlCrNbSiTiN/AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物纳米多层膜；

步骤6、之后同时通入氮气和乙炔，制备作为抗粘层的AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物层，关闭电弧离子镀设备，自然冷却后完成AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层的制备。

7.如权利要求6所述AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，离子刻蚀清洗为在300-500℃条件下，利用弧光放电离子源产生氩离子和氢离子的复合等离子体清洗经过氮化的压铸模具表面，离子刻蚀清洗在50-150V的负偏压下进行，清洗时间为30-60min。

8.如权利要求6所述AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2中在沉积结合层之前，先在0.05-0.1Pa，600V-800V条件下利用进行Nb靶对模具基体表面离子轰击。

9.如权利要求8所述AlCrNbSiTiCN高熵合金纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2至步骤6中各步骤工艺参数为：

步骤2中结合层为在0.5-1Pa，50-150V沉积10-100纳米厚的过渡金属Nb膜；

步骤3中过渡层为在1-2Pa，100V到150V条件沉积的200-800纳米NbN膜；

步骤4中支撑层为在2-5Pa，150-250V条件下沉积的1000-1500纳米NbN/AlCrNbSiTiN高熵合金氮化物纳米多层膜；

步骤5中增硬层为在2-5Pa，50-150V条件下沉积1000-2000纳米的AlCrNbSiTiN/AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物纳米多层膜；

步骤6中抗粘层为在2-5Pa，50-250V条件下沉积的500-1000纳米AlCrNbSiTiCN高熵合金氮碳化物层。