[发明专利]一种纳米复合陶瓷涂层、压铸模具及其制备方法

权利要求书

1.一种压铸模具，其特征在于，所述的压铸模具基体(1)的工作表面沉积有纳米复合陶瓷涂层(2)；

所述的一种纳米复合陶瓷涂层，包括Cr金属结合层(2-1)、在Cr结合层(2-1)上设置的CrN过渡层(2-2)、在CrN过渡层(2-2)上设置的支撑层(2-3)、在支撑层(2-3)上设置的功能层(2-4)；

所述的支撑层(2-3)为梯度结构的纳米周期性TiSiN-CrAlN结构涂层；

所述的功能层(2-4)为纳米复合的TiCrAlSiN结构涂层；

所述的一种压铸模具的制备方法，包括：

步骤一：将压铸模具基体(1)进行预处理；

步骤二：在步骤一得到的预处理后的压铸模具基体(1)表面沉积Cr金属结合层(2-1)；

步骤三：在步骤二得到的Cr金属结合层(2-1)表面沉积CrN过渡层(2-2)；

步骤四：在步骤三得到的CrN过渡层(2-2)表面沉积支撑层(2-3)；

具体为：开启TiSi和CrAl合金靶，电流70-100A，通入N₂，真空度为0.8-3.0Pa，负偏压60-120V，占空比50-80％，基体温度300-500℃，基片转速1-3rpm，控制系统采用电弧靶电流渐变模式，TiSi靶电流从70增加至100A，而CrAl靶电流从100降到70A，形成梯度结构纳米周期性TiSiN-CrAlN支撑层，沉积时间60-120min，调制周期30-60nm，厚度为400-800nm；

步骤五：在步骤四得到的支撑层(2-3)表面沉积功能层(2-4)，得到基体表面沉积有纳米复合陶瓷涂层的压铸模具。

2.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的Cr金属结合层(2-1)的厚度为100-200nm；CrN过渡层(2-2)的厚度为200-600nm；功能层(2-4)的厚度为2-4μm。

3.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的支撑层(2-3)的厚度为400-800nm。

4.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的梯度结构的纳米周期性TiSiN-CrAlN结构涂层是由TiSiN层(2-3-1)到CrAlN层(2-3-2)为一个循环周期的多周期涂层，一个循环周期的涂层厚度为30-60nm。

5.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的梯度结构的纳米周期性TiSiN-CrAlN结构涂层中，Si元素的含量逐渐增加，Al元素含量逐渐减小，其中，Si原子百分比为6-12at.％，Al原子百分比为40-20at.％。

6.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的纳米复合TiCrAlSiN功能层中，各原子百分比为：18-25at.％Ti，10-20at.％Cr、15-20at.％Al、6-12at.％Si、40-49at.％N。

7.根据权利要求1所述的一种压铸模具，其特征在于，所述的步骤五具体为：开启TiSi和CrAl合金靶，通入N₂，靶电流70-90A，真空度控制在1.5-3Pa，负偏压40-120V，衬底温度250-500℃，制备纳米复合TiAlSiCN功能层，沉积时间80-120min，厚度2-4μm。