[發明專利]一種切邊模具用CVD復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202011472055.4
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112647060A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 朱雙林;李春敏;馬國忠;胡人文;王恩強;黃道平;沈偉
• 申請（專利權）人: 蘇州索科特新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C23C16/36;C23C16/40;C23C16/04
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本發明涉及CVD復合涂層技術領域，尤其涉及一種切邊模具用CVD復合涂層及其制備方法，解決現有技術中存在的缺點，包括基體，所述基體上由里到外依次采用化學方法沉積有TiN層、加固層、MT?TiCxN1?x層、HT?TiCN層以及Al2O3層，所述加固層包括TiC層和TiCN層，所述TiN層與基體的的線膨脹系數接近，可以提高符合涂層與模具表面結合力，所述MT?TiCxN1?x層呈柱狀結晶。本發明中采用CVD方法制備出TiN/加固層/MT?TiCN/HT?TiCN/α?Al2O3復合涂層，組合了各層涂層的優勢，解決了單一功能層Al2O3因與與鋼基體在晶體結構、熱膨脹系數和彈性模量存在很大差異致使涂層與基體結合力差，易開裂、剝落的問題。

技術領域

本發明涉及CVD復合涂層技術領域，尤其涉及一種切邊模具用CVD復合涂層及其制備方法。

背景技術

隨著現代汽車、電子、航天航空等領域的快速發展，模具產業已成為工業發展的重要基礎。切邊模具作為眾多模具中的一種，其需求量也越來越大，使用壽命要求也越來越高。切邊模在螺栓成型過程中起切邊和整形作用，切邊過程是一個剪切、擠壓和撕裂的過程，要求切邊模具有高強度、高硬度、高耐磨性、足夠的韌性和一定的紅硬性。影響切邊模使用壽命的因素主要有模具結構、模具材料、機加工和模具工作條件等，其中模具材料屬關鍵性因素之一。

目前，切邊模具選用的材料多為Cr12MoV鋼、7Cr7Mo3V2Si(LD)、W6Mo5Cr4V2(M2)鋼、W2Mo9Cr4VCo8(M42)等，實際生產的應用結果表明，單單通過改變材料類型或改進熱處理工藝對切邊模具使用壽命的提高有限。近幾十年來，材料表面改性技術以其廣泛的功能性，良好的環保性以及巨大的增效性，正逐步成為提高切邊模具質量和使用壽命的重要途徑。CVD(化學氣相沉積)技術作為材料表面改性方法中較為重要的一種，以其突出的實用性和有效性，已在切邊模具領域有了廣泛的應用。

目前，切邊模的主流涂層為鍍鈦涂層(TiN系列涂層)，即用CVD方法在切邊模具表面涂覆TiN、TiC及TiCN中的一種或多種單一涂層的多層復合涂層。但是TiN系列涂層模具的使用壽命有限的劣勢也制約了該系列涂層在模具行業的進一步發展。用CVD方法沉積的Al2O3系列涂層，通常以硬質合金作為涂層基體，在合金工具鋼上的應用有限，尤其是在切邊模具用鋼基體上應用更少。Al2O3涂層在高溫下具有機械強度最高，良好的熱穩定性和化學穩定性以及優良的抗氧化磨損和抗擴散磨損性能。

發明內容

本發明的一個目的是將Al2O3系列涂層應用到合金工具鋼，尤其是切邊模用鋼上。另一目的通過優化涂層內部結構來改善模具的使用壽命。

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種切邊模具用CVD復合涂層及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種切邊模具用CVD復合涂層，包括基體，所述基體上由里到外依次采用化學方法沉積有TiN層、加固層、MT-TiCxN1-x層、HT-TiCN層以及Al2O3層，所述加固層包括TiC層和TiCN層，所述TiN層與基體的的線膨脹系數接近，可以提高符合涂層與模具表面結合力，所述MT-TiCxN1-x層呈柱狀結晶。

優選的，所述TiN層的厚度為0.75～1.25μm。

優選的，所述加固層的厚度為0.75～1.25μm。

優選的，所述MT-TiCxN1-x層的厚度為2.00～3.00μm。

優選的，所述HT-TiCN層的厚度為0.75～1.25μm。

優選的，所述Al2O3層的厚度為5.50～6.50μm。

一種切邊模具用CVD復合涂層的制備方法，包括如下步驟：S1、將經過預處理后的基體載入與之匹配的石墨舟皿中并裝入腔室，確保氣流通暢，調節氣體輸送管自轉速度為2rpm,以保證氣體供給均勻；