[发明专利]表面硬化的石墨模具及其表面硬化的方法

权利要求书

1.一种石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

表面预处理：用等离子清洗石墨模具的表面，得清洗后的石墨模具；

PVD真空镀铬：真空条件下，在所述清洗后的石墨模具的表面沉积铬层，得铬-石墨模具；

PVD真空镀钛:真空条件下，在所述铬-石墨模具的表面沉积钛层，得钛-铬-石墨模具；

PVD真空镀氮化钛：真空条件下，在所述钛-铬-石墨模具的表面沉积氮化钛层，得表面硬化的石墨模具。

2.根据权利要求1所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述用等离子清洗石墨表面模具包括如下步骤：

将所述石墨模具置于PVD炉的真空室内，将所述PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室通入氩气；

对所述石墨模具施加-700～-1000V的脉冲偏压以在所述石墨模具的表面产生氩离子，所述氩离子对所述石墨模具的表面进行轰击清洗，清洗过程中，控制固定有石墨模具的转架的转速为3～5RPM且保持所述PVD炉的真空室的温度为115～125℃。

3.根据权利要求1所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，在所述清洗后的石墨模具的表面沉积铬层包括如下步骤：

将PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室中通入氩气；

开启铬靶并控制其功率为8～10kW以产生气相铬单质，对所述清洗后的石墨模具施加-780～-800V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述气相铬单质形成铬离子；

所述铬离子和所述气相铬单质沉积在所述清洗后的石墨模具的表面形成铬层，沉积过程中，控制固定有石墨模具的转架的转速为3-5RPM。

4.根据权利要求1所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，在所述铬-石墨模具的表面沉积钛层包括如下步骤：

将PVD炉的真空室抽真空，再向所述PVD炉的真空室中通入氩气；

开启内靶钛和外靶钛以产生气相钛单质，再对所述铬-石墨模具施加-90～-110V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述气相钛单质形成钛离子，其中，所述内靶钛的功率为9～10kW，所述外靶钛的功率为12～12.5kW；

所述钛离子和所述气相钛单质在所述铬-石墨模具表面沉积以形成钛层，沉积过程中，调节固定有石墨模具的转架的转速为5～7RPM。

5.根据权利要求1所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，在所述钛-铬-石墨模具的表面沉积氮化钛层包括如下步骤：

将PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室中通入氩气和氮气；

开启内靶钛和外靶钛以产生气相钛单质，再对所述钛-铬-石墨模具施加-60～-150V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述氮气产生气相氮，所述氩离子轰击所述气相钛形成钛离子，其中，所述内靶钛的功率为9～10kW，所述外靶钛的功率为12～12.5kW；

所述气相氮、所述气相钛单质以及所述钛离子在所述钛-铬-石墨模具的表面沉积并形成氮化钛层，沉积过程中，控制固定有石墨模具的转架的转速为5～7RPM。

6.根据权利要求1-5任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述表面预处理步骤中所述清洗的时间为28-32min。

7.根据权利要求1-5任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述真空镀铬的步骤中所述沉积的时间为55-65min。

8.根据权利要求1-5任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述真空镀钛的步骤中所述沉积的时间为8-12min。

9.根据权利要求1-5任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述真空镀氮化钛的步骤中所述沉积的时间为100-150min。

10.一种如权利要求1-9任一项所述石墨模具表面硬化的方法处理得到的表面硬化的石墨模具。