[发明专利]一种自润滑防粘铝复合涂层、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种自润滑防粘铝复合涂层，其特征在于，模具基体到表面依次包括离子渗氮层、CrN打底层、CrVN中间层、CrVCN工作层，所述模具基体为热作模具钢，述离子渗氮层的厚度为50～100μm，组织结构主要包含面向立方结构γ-Fe₄N硬质相，CrN打底层的厚度为0.5～1μm，CrVN中间层的厚度为2～3μm，组织结构为粗大柱状晶，CrVCN工作层的厚度为2～5μm，由细小的纳米晶镶嵌在非晶基体中构成纳米复合结构。

2.如权利要求1所述的一种自润滑防粘铝复合涂层，其特征在于，所述CrVN中间层中V原子百分比为8～10％，Cr原子百分比为45～55％。

3.如权利要求1所述的一种自润滑防粘铝复合涂层，其特征在于，所述CrVCN工作层中V原子百分比为2～6％，Cr原子百分比为10～30％，C原子百分比为30～70％。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：等离子渗氮：将研磨抛光后的热作模具钢基体放入等离子体渗氮炉中进行渗氮处理，然后将渗氮模具进行机械抛光处理，去除白亮层；

S2：离子刻蚀清洗：通入Ar气，开启离子源，设置基体偏压，进行氩离子刻蚀清洗；

S3：打底层制备：通入N₂气，开启Cr靶，控制偏压、气压，制备CrN打底层；

S4：中间层制备：开启Cr靶和CrV合金靶，在打底层上制备CrVN中间层；

S5：工作层制备：通入乙炔，控制乙炔流量，在中间层上制备CrVCN工作层。

5.如权利要求4所述的一种自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中等离子渗氮条件为：N₂和H₂作为反应气体，N₂流量为200～260sccm，H₂流量为600～650sccm，气压为200～220Pa，渗氮温度为480～530℃，电压为700～750V，占空比为50～70％，渗氮保温时间为6～10h。

6.如权利要求4所述的一种自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中氩离子刻蚀清洗条件为：Ar气气体流量为100～200sccm，基体偏压为-200～-300V，离子源电流为60～80A，氩离子刻蚀清洗时间为20～40min。

7.如权利要求4所述的一种自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中弧流为100～140A，基体偏压为-50～-100V，沉积时间为40～60min。

8.如权利要求4所述的一种自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中CrV合金靶的Cr与V原子数量比为70：30，弧流为100～160A，沉积时间为60～90min。

9.如权利要求4所述的一种自润滑防粘铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S5乙炔气体流量为50～200sccm，沉积时间为60～150min。

10.一种如权利要求1～3任一项所述的自润滑防粘铝复合涂层在铝合金挤压模具上的应用。