[發(fā)明專利]一種納米復合陶瓷涂層、壓鑄模具及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710205211.2
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106929849B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 李明南;夏原;高方圓;李光
• 申請（專利權）人: 吉林省力科科技有限公司;中國科學院力學研究所
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;B22C3/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 陶尊新

1.一種壓鑄模具，其特征在于，所述的壓鑄模具基體(1)的工作表面沉積有納米復合陶瓷涂層(2)；

所述的一種納米復合陶瓷涂層，包括Cr金屬結合層(2-1)、在Cr結合層(2-1)上設置的CrN過渡層(2-2)、在CrN過渡層(2-2)上設置的支撐層(2-3)、在支撐層(2-3)上設置的功能層(2-4)；

所述的支撐層(2-3)為梯度結構的納米周期性TiSiN-CrAlN結構涂層；

所述的功能層(2-4)為納米復合的TiCrAlSiN結構涂層；

所述的一種壓鑄模具的制備方法，包括：

步驟一：將壓鑄模具基體(1)進行預處理；

步驟二：在步驟一得到的預處理后的壓鑄模具基體(1)表面沉積Cr金屬結合層(2-1)；

步驟三：在步驟二得到的Cr金屬結合層(2-1)表面沉積CrN過渡層(2-2)；

步驟四：在步驟三得到的CrN過渡層(2-2)表面沉積支撐層(2-3)；

具體為：開啟TiSi和CrAl合金靶，電流70-100A，通入N₂，真空度為0.8-3.0Pa，負偏壓60-120V，占空比50-80％，基體溫度300-500℃，基片轉速1-3rpm，控制系統(tǒng)采用電弧靶電流漸變模式，TiSi靶電流從70增加至100A，而CrAl靶電流從100降到70A，形成梯度結構納米周期性TiSiN-CrAlN支撐層，沉積時間60-120min，調制周期30-60nm，厚度為400-800nm；

步驟五：在步驟四得到的支撐層(2-3)表面沉積功能層(2-4)，得到基體表面沉積有納米復合陶瓷涂層的壓鑄模具。

2.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的Cr金屬結合層(2-1)的厚度為100-200nm；CrN過渡層(2-2)的厚度為200-600nm；功能層(2-4)的厚度為2-4μm。

3.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的支撐層(2-3)的厚度為400-800nm。

4.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的梯度結構的納米周期性TiSiN-CrAlN結構涂層是由TiSiN層(2-3-1)到CrAlN層(2-3-2)為一個循環(huán)周期的多周期涂層，一個循環(huán)周期的涂層厚度為30-60nm。

5.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的梯度結構的納米周期性TiSiN-CrAlN結構涂層中，Si元素的含量逐漸增加，Al元素含量逐漸減小，其中，Si原子百分比為6-12at.％，Al原子百分比為40-20at.％。

6.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的納米復合TiCrAlSiN功能層中，各原子百分比為：18-25at.％Ti，10-20at.％Cr、15-20at.％Al、6-12at.％Si、40-49at.％N。

7.根據權利要求1所述的一種壓鑄模具，其特征在于，所述的步驟五具體為：開啟TiSi和CrAl合金靶，通入N₂，靶電流70-90A，真空度控制在1.5-3Pa，負偏壓40-120V，襯底溫度250-500℃，制備納米復合TiAlSiCN功能層，沉積時間80-120min，厚度2-4μm。