[发明专利]一种金属模具钢表面复合双重处理方法

权利要求书

1.一种金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)金属模具钢表面清洁；

2)金属模具钢表面干燥预处理；

3)采用辅助离子源对真空室内的模具钢表面实施离子刻蚀：采用热丝直流弧离子源获得的氩离子束，通入氩气，使真空室压强为0.1Pa，束流电流为70-100A，向模具钢施加偏压200V，采用直流偏压模式，氩离子轰击刻蚀模具钢表面30-90分钟；

4)采用辅助离子源，对模具实现碳氮离子共渗：保持真空室内温度维持在300-400℃，并维持步骤3)中热丝直流弧离子源的氩气流量和离子束电流，真空室内通入氮气、甲烷、氢气的混合工作气体，真空室真空达到2.0-5.0Pa后，调节工件直流偏压为400-600V直流，模具钢表面发生辉光放电，保持碳氮共渗的渗层速率为40-60微米/小时，根据需要渗层厚度，控制碳氮共渗时间，离子共渗结束后，关闭混合工作气体，调节模具直流偏压为150V，氩离子轰击模具表面15-30分钟后关闭离子源；

5)碳氮离子共渗后再采用辅助离子源实施氩离子轰击刻蚀表面；

6)采用非对称双极脉冲偏压模式施加于模具，阴极电弧放电法涂覆PVD涂层，具体步骤如下：

61)向真空室内通入氮气，使真空室压强保持为0.5-1Pa；

62)开启非对称双极脉冲偏压模式，频率为300-30kHz，负脉冲峰值为50-150V，正脉冲峰值为10-20V，占空比为30-80％；

63)开启纯金属阴极电弧靶，靶电流100-120A，制备0.5-1.0微米厚二元氮化物层后关闭金属阴极电弧靶；

64)开启富铝的合金阴极电弧靶，靶电流100-120A，制备3-4微米厚多元氮化物层后关闭合金靶；

65)真空室温度冷却到100℃以下后，打开真空室门，取出工件。

2.如权利要求1所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述步骤2)中金属模具钢表面干燥预处理方法具体为将漂洗烘干后的模具钢固定在工件架上，关闭真空室门，并开动工件架旋转，将真空室抽到真空低于5x10^-3Pa，开启辅助加热装置，将含有模具钢的真空室升温至300-400℃。

3.如权利要求1所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述步骤4)中碳氮离子共渗采用氮气、甲烷、氢气的混合工作气体，其中甲烷气体的体积百分比为10-25％，氢气的体积百分比为40-60％，剩余为氮气。

4.如权利要求1所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述步骤5)中碳氮离子共渗后的氩离子刻蚀时间15-30分钟，束电流70-100A。

5.如权利要求1所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述步骤6)中制备的PVD涂层是二元氮化物与多元氮化物的复合涂层。

6.如权利要求5所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述二元氮化物是TiN或CrN中的一种。

7.如权利要求5所述的金属模具钢表面复合双重处理方法，其特征在于：所述的多元氮化物是富含铝的Al-Me-N氮化物，其中Me至少是Cr、Ti中的一种，包含V，Si，Nb，Y中的一种。