[發明專利]一種壓鑄模具用復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810201900.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108396292B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 夏原;李光;李明南;高方圓;文偲嘉
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所;吉林省力科科技有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/16;C23C14/06;B22D17/22
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種復合涂層在壓鑄模具表面的沉積方法，其特征在于，所述方法采用一種壓鑄模具用復合涂層，所述復合涂層由沉積在模具基體上的由內向外依次層疊設置的結合層，過渡層，支撐層和功能層組成；

所述結合層為提高復合涂層與模具表面結合力的Cr結合層；

所述過渡層由CrN過渡層和CrAlN過渡層復合而成，所述CrN過渡層位于所述Cr結合層和所述CrAlN過渡層之間；

所述支撐層由CrAlSiN層和CrAlVN層交替疊加復合而成的多層結構，所述CrAlVN層位于所述CrAlN過渡層上，與所述CrAlSiN層交替疊加；

所述功能層由CrAlSiCN層和CrAlVCN層交替疊加復合而成的多層結構，所述CrAlVCN層位于最外層的所述CrAlSiN層上，并與所述CrAlSiCN層交替疊加；

所述CrAlN層中，Al原子百分比為20-40at.%；

所述CrN層的厚度為200-400nm，CrAlN層的厚度為100-200nm；

所述支撐層中單層所述CrAlSiN層中Si原子百分比為5-10at.%，Al原子百分比為20-30at.%；單層CrAlVN層中V原子百分比為7-12at.%，Al原子百分比為20-30at.%；

所述支撐層的一個周期中，所述CrAlVN層厚度為20-40nm，所述CrAlSiN層厚度為10-20nm，所述支撐層總厚度為300-600nm；

所述功能層中，CrAlSiCN層和CrAlVCN層分別是（CrAl,CrV）N的納米晶鑲嵌于非晶Si₃N₄中，并在間隙中摻雜有非晶C原子的晶體結構；

所述功能層中各層原子百分比為：15-30 at.%Cr，10-20 at.%Al，7-12 at.%V，5-10at.%Si，3-5 at.%C，40-49 at.%N；

所述功能層的厚度為2-3μm；

所述Cr結合層的厚度為100-200nm；

所述沉積方法，包括以下步驟：

1） 輝光清洗，將預處理后的模具基體放入真空陰極弧離子鍍設備中，抽真空加熱至基體表面溫度達到300-500℃，控制氣壓在1.0-1.5Pa，充入Ar氣進行輝光放電清洗；

2） Cr層制備，調節真空壓力為輝光清洗中壓力的1/2-2/3，開啟金屬Cr靶位，沉積Cr結合層；

3） CrN過渡層制備，降低偏壓，通入N₂與Ar的混合氣體，控制氣壓為0.5-1.2 Pa，基片溫度300-500℃，沉積CrN過渡層；

4） CrAlN過渡層制備，關閉金屬Cr靶位，開啟CrAl合金靶位，保持偏壓不變，通入N₂，保持氣壓在0.5-1.2Pa，基體溫度為300 -500℃，沉積CrAlN過渡層；

5） 支撐層制備，同時開啟CrAl、CrV、CrSi靶位，通入N₂，保持氣壓為0.8-3.0Pa，基體溫度300-500℃，保持基臺旋轉，交替沉積CrAlVN層和CrAlSiN層；

6） 功能層制備，保持CrAl、CrV、CrSi靶位開啟，在通入Ar和N₂混合氣體的同時間歇性通入C₂H₂，真空度保持為0.8-3.0Pa，基體溫度300-500℃，在基臺上旋轉工件，根據預設轉速交替沉積CrAlSiCN層和CrAlVCN層。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

步驟1）中，進行輝光放電清洗時，開啟陽極層離子源電壓在500-600V，電流3-5A，基片架轉速1-3 rpm，負偏壓-900V，轟擊時間60-80 min；

和/或，

步驟2）中，開啟金屬Cr靶位，控制電流為60-90A，負偏壓為-300V，沉積時間2-10min。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

步驟3）和步驟4）中，保持基片架的轉速為1-3 rpm，控制電流為70-100A，占空比為60-80%；

所述CrN過渡層的沉積時間為20-30min，所述CrAlN過渡層的沉積時間為10-20min。