[发明专利]热压铸模具表面涂层的制备方法

摘要

本发明涉及热压铸模具表面涂层的制备方法，将热压铸模具表面喷砂及清洗处理后，放入电弧离子镀设备内，以矩形Ti靶作为底层的Ti来源，矩形Ti靶安置在炉体左内壁上，通过矩形Ti靶电弧电源的电流控制矩形Ti靶的蒸发率，在热压铸模具表面制备Ti底层；然后以圆形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，通过圆形CrAl靶电弧电源的电流控制CrAl靶的蒸发率；采用高纯N₂作为反应气体，使其离化并与Cr、Al元素结合，在Ti底层上沉积形成CrAlN涂层。所制备的CrAlN涂层，抗氧化温度1100℃，硬度Hv3000，能很好满足热压铸模具的耐磨损性能、抗热疲劳性能和抗氧化性能要求。适合于高温、高速、重载等严酷服役条件下的热压铸模具表面强化应用。

主权项

1.一种热压铸模具表面涂层的制备方法，其特征在于，该方法将硬度为HRC＝43的4Cr5MoV1Si材料制作的热压铸模具表面除油、喷砂后进行超声波清洗、酒精脱水后，放入电弧离子镀设备内，以矩形Ti靶作为底层的Ti来源，矩形Ti靶安置在炉体左内壁上，通过矩形Ti靶电弧电源的电流控制矩形Ti靶的蒸发率，在热压铸模具表面制备一层Ti底层；然后以圆形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，通过圆形CrAl靶电弧电源的电流控制CrAl靶的蒸发率；采用高纯N2作为反应气体，使其离化并与Cr、Al元素结合，在Ti底层上沉积形成CrAlN涂层；具体的电弧离子镀工艺条件是：(1)等离子体刻蚀将表面除油、喷砂后进行超声波清洗、酒精脱水后的热压铸模具装入电弧离子镀膜真空室，抽真空并加热到500℃，镀膜前，通入20mL /min的Ar到真空室，当真空室气压达到6Pa时，开偏压至‑1000V对真空室的热压铸模具表面进行轰击刻蚀和除气处理，持续120分钟；(2)Ti底层制备等离子体刻蚀完成后，调节Ar流量到30mL /min，将真空室气压调至0.3Pa，打开矩形Ti靶电弧电源，弧电流100A，调整偏压到‑200V，持续10分钟，在热压铸模具表面制备得到Ti底层；(3)CrAlN涂层制备Ti底层制备完成后，将偏压调整为‑80V，将Ar流量关闭，打开N2开关，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80A，开始在Ti底层上制备CrAlN涂层，持续240分钟，在Ti底层表面沉积形成CrAlN涂层，该CrAlN涂层的抗氧化温度1100℃，硬度Hv3000。