[發明專利]一種高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具及其制備方法

有效

• 申請號: 201711408103.1
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108044079B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 楊冠軍;宋忠孝;朱曉東;李雁淮;錢旦;孔文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22D17/22
• 分類號: B22D17/22;C23C28/00;C23C4/06;C23C4/129;C23C16/44;C23C14/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具，其特征在于，包括模具基體(1)和其上方的表面附著層(2)，表面附著層(2)由下至上依次為高強合金層(21)和耐熱陶瓷層(22)；其中：

所述高強合金層(21)的屈服臨界應變值高于其加熱過程中的熱膨脹應變，或者高于其殘余應變與其加熱過程中熱膨脹應變的代數和；

所述高強合金層(21)的厚度為0.1μm或0.2μm，耐熱陶瓷層(22)的厚度為100nm～2μm；

所述高強合金層(21)為含有鎢和鈹青銅的合金涂層；

所述耐熱陶瓷層(22)在低于800℃的工作環境下，能夠保持室溫狀態下的強度、硬度及化學穩定性。

2.根據權利要求1所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具，其特征在于，所述高強合金層(21)的屈服臨界應變值高于其加熱過程中熱膨脹應變的110％。

3.根據權利要求1所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具，其特征在于，耐熱陶瓷層(22)為含有ZrO₂、Al₂O₃、氮化鋁、氮化硼、氮化硅、TiN、碳化鈦、碳化硅、氧化鉻、TiAlC、TiAlCN、氧化鈦、ZrB₂和碳化鎢中的一種或多種成分的合金涂層。

4.一種高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在清潔處理過的模具基體(1)表面制備厚度為0.1μm或0.2μm的高強合金層(21)，高強合金層(21)的屈服臨界應變值高于其加熱過程中的熱膨脹應變，或者高于其殘余應變與其加熱過程中熱膨脹應變的代數和；且高強合金層(21)為含有鎢和鈹青銅的合金涂層；

2)在制得的高強合金層(21)表面制備厚度為100nm～2μm的耐熱陶瓷層(22)，且耐熱陶瓷層(22)采用的材料在低于800℃的工作環境下，能夠保持室溫狀態下的強度、硬度及化學穩定性；

3)經冷卻后制得高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具。

5.根據權利要求4所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具的制備方法，其特征在于，清潔處理是指去除模具基體(1)表面的氧化膜，并用超聲波或輝光放電法清潔模具基體(1)表面。

6.根據權利要求4所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具的制備方法，其特征在于，步驟1)中，制備高強合金層(21)采用熱噴涂法，火焰噴涂粒子的速度為40～100m/s，噴嘴到模具基體(1)間的距離為100～250mm，噴涂的粉末直徑為15～300μm。

7.根據權利要求4所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具的制備方法，其特征在于，步驟2)中，采用薄膜化學氣相沉積法、薄膜物理氣相沉積法或表面復合離子處理法制備耐熱陶瓷層(22)。

8.根據權利要求4所述的高強合金與耐熱陶瓷疊層涂層壓鑄模具的制備方法，其特征在于，所述耐熱陶瓷層(22)為含有ZrO₂、Al₂O₃、氮化鋁、氮化硼、氮化硅、TiN、碳化鈦、碳化硅、氧化鉻、TiAlC、TiAlCN、氧化鈦、ZrB₂和碳化鎢中的一種或多種成分的合金涂層。