[发明专利]一种热挤压模具渗镀复合表面强化方法

摘要

本发明公开了一种热挤压模具渗镀复合表面强化方法，其将经过渗氮处理的模具表面抛光清洗处理后放入电弧离子镀设备内进行CrAlN涂层加工，以矩形Ti靶作为底层和过渡层的Ti来源，通过矩形靶电弧电源的电流控制矩形Ti靶的溅射率；以圆形CrAl靶作为制备CrAlN涂层的Cr、Al元素来源，通过圆形CrAl靶电弧电源的电流控制圆形CrAl靶的溅射率；采用高纯Ar和N2，使其离化并与Cr、Al元素结合，在模具渗氮层表面沉积形成CrAlN涂层。本发明适合于在高温、重载严酷服役条件下的热挤压模具领域应用。

主权项

一种热挤压模具渗镀复合表面强化方法，其特征在于，将经过渗氮处理的模具表面抛光清洗处理后放入电弧离子镀设备内进行CrAlN涂层加工，其中，以矩形Ti靶作为底层和过渡层的Ti来源，通过矩形靶电弧电源的电流控制矩形Ti靶的溅射率；以圆形CrAl靶作为制备CrAlN涂层的Cr、Al元素来源，其中Cr、Al元素的原子成分比例为Cr：Al＝70：30；在电弧离子镀设备内设置有若干个圆形CrAl靶，通过圆形CrAl靶电弧电源的电流控制圆形CrAl靶的溅射率；采用高纯Ar作为溅射气体；采用高纯N2作为反应气体，使其离化并与Cr、Al元素结合，在模具渗氮层表面沉积形成CrAlN涂层；具体包括以下步骤：(1)气体渗氮工艺将表面清洗干净后的热挤压模具放入气体渗氮炉内，抽真空并加热到510℃，通入NH3，调整渗氮炉内气压到500Pa，开始渗氮，保温12小时，完成后降温到100℃以下，从炉内取出；(2)电弧离子镀膜工艺A)等离子体清洗将渗氮模具表面清洗干净后装入电弧离子镀膜真空室，抽真空并加热到500℃不变，镀膜前，通入Ar到真空室，当真空室气压达到6Pa时，开偏压至‑1000V对真空室的热挤压模具表面进行轰击清洗和除气处理，持续120分钟；B)Ti底层制备模具清洗完成后，继续通入Ar，将真空室气压调至0.3Pa，打开矩形Ti靶电弧电源，弧电流130A，调整偏压到‑300V，制备Ti底层，持续10分钟；C)TiN过渡层制备Ti底层制备完成后，打开N2开关，调整N2流量使真空室气压为0.5Pa，保持矩形Ti靶弧电流130A，调整偏压到‑200V，制备TiN过渡层，持续30分钟；D)CrAlN涂层制备TiN过渡层制备完成后，将偏压调整为‑150V，调整N2流量使真空室气压为0.8Pa，将矩形Ti靶关闭，将圆形CrAl靶打开，电流为100A，开始在TiN过渡层上制备CrAlN涂层，持续180分钟。