[發明專利]一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層以及冷沖模具的修復方法

在審

• 申請號: 202010036539.8
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111118436A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王愛平
• 申請（專利權）人: 廣州珈鵬科技有限公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/06;C22C19/07;C22C32/00;C23C14/06;C23C14/35;C23C28/00;B21D37/01;B21D37/10
• 代理公司: 深圳龍圖騰專利代理有限公司 44541
• 代理人: 姜書新

1.一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，以提高沖壓模具修復層結合力、硬度、耐磨性以及抗沖擊性能的整體綜合性能。采用如下技術方案：一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，其特征在于，包括金屬基底，依次沉積于金屬基底的Co基-WC涂層、TiN漸變涂層以及TiCN漸變涂層；所述Co基-WC復合涂層通過超音速火焰噴涂Co基合金粉末以及WC-Co粉末制備，所述TiN漸變涂層以及TiCN漸變涂層通過離子源輔助非平衡磁控濺射技術制備；其中TiN梯度涂層中Ti的含量朝著遠離基底的方向逐漸增加，其中TiCN梯度涂層中Ti的含量朝著遠離基底的方向逐漸減少；所述金屬基底為Cr12Mo1V1鋼、45鋼、W18Cr4V鋼或W6Mo5Cr4V2鋼。

2.根據權利要求1所述一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，其特征在于，所述Co基合金粉末的組成按重量百分比為C：0.5、Ni：2.4、Cr：27、Fe：1.7、Mn：0.4、Mo：1.2、Y：0.04、Co余量或者C：1.2、Ni：2.7、Cr：33、Fe：3.1、Mn：0.5、Mo：0.7、Y：0.07、Co余量。

3.根據權利要求1-2任一項所述一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，其特征在于，所述WC-Co粉末為WC-12wt.%Co或WC-1712wt.%Co粉末。

4.根據權利要求1-3任一項所述一種Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，其特征在于，所述Co基-WC涂層厚度為150-250μm；所述TiN漸變涂層的厚度為20-30μm；所述TiCN漸變涂層的厚度為20-30μm。

5.一種冷沖模具的修復方法，其特征在于使用權利要求1-4任一項所述Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層，包括以下步驟：

（1）將Co基合金粉末與WC-Co粉末按照重量百分比3:1-9:1混合，置于行星式球磨機中在氬氣保護氣氛下球磨1.5-2h，對球磨后的粉末進行干燥、篩分獲得粒徑直徑為30-60μm的復合粉末，將上述粉末密封保存；

（2）對待修復沖壓模具的磨損部位進行打磨，依次在無水乙醇、丙酮以及去離子水中超聲清洗，干燥；對模具進行噴砂處理獲得表面粗糙度Ra為1-5μm；

（3）將冷沖模具放置于超音速火焰噴涂設備中的樣品架上，利用氧氣-丙烷火焰對冷沖模具進行預熱處理，預熱溫度控制在200-250℃；接下來調節噴涂工藝參數：丙烷流量：25-35sccm、氧氣流量：150-200sccm、送粉氬氣流量：20-30sccm、送粉速率20-30g/min、噴涂距離150-200mm、噴涂角度：70-80°，獲得厚度為150-250μm厚的Co基-WC涂層；

（4）對步驟（3）得到的Co基-WC涂層進行打磨，依次采用800#、1000#、1200#金相砂紙打磨，清洗、干燥；

（5）將經步驟（3）打磨后的冷沖模具置于離子源輔助非平衡磁控濺射設備的旋轉樣品架上，采用相對設置的兩個鈦靶，對真空腔抽真空至1-4×10^-3Pa，通過樣品架中的加熱元件對冷沖模具預熱至150-200℃，設置濺射工藝參數：樣品架旋轉速度為10-20r/min、Ar流量150-180sccm、N₂流量為40-60sccm、工作壓強為0.2-0.5Pa、基體負偏壓為180-220V、離子源電流為2-5A、鈦靶電流為30-50A、濺射時間為300-600s；濺射過程開始后，其他參數保持不變、通過控制程序使得鈦靶電流線性增加至濺射完成，在Co基-WC涂層表面沉積TiN漸變涂層，所述TiN漸變涂層的厚度為20-30μm；通入40-60sccm甲烷，其他參數保持不變、通過控制程序使得鈦靶電流線性減小至濺射完成，在Co基-WC涂層表面沉積TiCN漸變涂層，所述TiCN漸變涂層的厚度為20-30μm；最終獲得Co基-WC/TiN/TiCN復合涂層；

（6）對步驟（5）的冷沖模具進行打磨和拋光處理，處理后的修復區域的尺寸與原尺寸相同。

6.根據權利要求5所述一種冷沖模具的修復方法，其特征在于，所述冷沖模具的材質為Cr12Mo1V1鋼、45鋼、W18Cr4V鋼或W6Mo5Cr4V2鋼。