[發明專利]一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料及制備方法

在審

• 申請號: 202211210226.5
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN116145079A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 趙浩峰
• 申請（專利權）人: 安徽信息工程學院
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/58;B22D17/22
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孔令環

1.一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料，其特征在于：由氮化釩硼表、氮化鋁、氮化釩形成的組織架構，總厚度為4-4.5微米，所述氮化釩硼表、氮化鋁、氮化釩的厚度比為0.5:0.3-0.5:0.7，鋁壓鑄模具鋼采用3Cr2W8V，氮化釩硼表在涂層外部，氮化釩內在里層與3Cr2W8V鋼結合。

2.適用于上述權利要求1所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：

S1：對壓鑄模具鋼3Cr2W8V的表面用磨拋工具進行研磨、拋光；

S2：鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V的表面進行清洗；

S3：將干燥處理后的鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V放入物理氣相沉積爐中進行表面涂層處理，先在鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V表面敷氮化釩內層；

S4：在鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V的氮化釩內層上繼續沉積氮化鋁層；

S5：在鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V的氮化鋁層上敷氮化釩硼表層；

S6：完成敷膜后，將壓鑄模具鋼3Cr2W8V隨爐降溫至150℃后取出常溫冷卻；

S7：將表層處理的鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V放入滲硼爐，將混合好的供硼劑、催滲劑及填料置于形成氮化釩硼/氮化鋁/氮化釩的鋼表面，然后升溫到600-650℃進行，保溫2-3h，然后冷卻到室溫從爐中取出，得到具有氮化釩硼表、氮化鋁、氮化釩表面結構的鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V的涂層材料。

3.根據權利要求2所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S2中，首先將表面處理后的鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V用清洗劑和水反復進行沖洗；再用濃度為2％-3％的碳酸鈉水溶液，將鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V表面再次進行去脂除油清洗，在110-115℃下烘干1-2小時，接著用濃度為0.5％的鹽酸溶液浸泡初步清潔后的鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V，并用超聲波對鋁壓鑄模具鋼3Cr2W8V進行處理，進行深度清潔，處理完后進行干燥。

4.根據權利要求2所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S3中，先抽真空達到1.9-2.3×10-3Pa的真空度，接著通電加熱，使工作溫度升到560-590℃后，打開流量閥，通入氣流速度為7-10毫升/min的氬氣，使爐內的壓力調節為0.3-0.4Pa。

5.根據權利要求4所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S3中，在試樣上加負偏電壓730-780V，進行輝光濺射15-20min對試樣進行清洗；此時調整負偏電壓到90-100V，這時，純釩靶開始工作，靶材電流調節為110-120A，通過釩離子高能轟擊試樣，使試樣表面活化，轟擊1-3min鐘后，打開流量閥，送入氮氣逐漸形成氮化釩，工作壓力為0.5-0.7Pa，氮氣氣流速度為30-50毫升/min，工作時間達3-5min后，表面敷氮化釩內層的工作結束。

6.根據權利要求2所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S4中，先抽真空達到2.0-2.2×10-3Pa，通電加熱，溫度升到500-510℃后，打開流量閥，送入氬氣，氬氣氣流速度為3-5毫升/min，將爐內的壓力調節為0.6-0.7Pa。

7.根據權利要求7所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S4中，在試樣上加負偏電壓750-780V，進行輝光濺射3-6min對試樣進行清洗；此時調整負偏電壓到80-85V，這時，純鋁靶開始工作，靶材電流調節為100-110A，用鋁離子高能轟擊試樣，活化鋼表面，轟擊3～5分鐘后，打開流量閥，送入氮氣開始形成氮化鋁，工作壓力為0.7-0.8Pa，氮氣氣流速度為35-45毫升/min，溫度控制在470℃-500℃，工作時間達20-30min后，表面敷氮化鋁層工作結束。

8.根據權利要求2所述的一種鋁壓鑄模具鋼表面涂層材料制備方法，其特征在于：所述S5中，先抽真空達到2.1-2.3×10-3Pa，同時通電加熱，溫度升到480-520℃后，打開流量閥，送入氬氣，氬氣氣流速度為8-9毫升/min，將爐內的壓力調節為0.6-0.8Pa。