[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；

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；

真空镀碳化铬：真空条件下，在所述铬-石墨模具的表面沉积碳化铬层，得碳化铬-铬-石墨模具；

真空离子渗碳处理：真空条件下，在所述碳化铬-铬-石墨模具的表面进行渗碳处理，得表面硬化的石墨模具，在所述碳化铬-铬-石墨模具的表面进行渗碳处理包括如下步骤：

将PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室中通入氩气和乙炔；

对所述碳化铬-铬-石墨模具施加-980～-1020V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述乙炔产生气相碳；

所述气相碳在所述碳化铬-铬-石墨模具的表面沉积以进行渗碳处理，沉积过程中，控制固定有所述石墨模具的转架的转速为3-5RPM并保持所述PVD炉的真空室的温度为148～152℃。

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模具的表面包括如下步骤：

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，控制固定有所述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，所述氩离子会轰击所述气相铬单质产生铬离子；

所述气相铬单质和所述铬离子在所述清洗后的石墨模具的表面沉积并形成铬层，沉积的过程中，控制固定有所述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碳化铬层包括如下步骤：

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和乙炔；

开启铬靶并控制其功率为8～10kW以产生气相铬单质，对所述铬-石墨模具施加-150～-300V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述乙炔产生气相碳，所述氩离子轰击所述气相铬单质产生铬离子；

所述气相铬单质、所述铬离子和所述气相碳在所述铬-石墨模具的表面沉积并形成碳化铬层，沉积过程中，控制固定有所述石墨模具的转架的转速为3～5RPM。

5.根据权利要求1-4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。

6.根据权利要求1-4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。

7.根据权利要求1-4任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述真空镀碳化铬的步骤中所述沉积的时间为25～35min。

8.根据权利要求1-4任一项所述的石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，所述真空离子渗碳的步骤中所述渗碳处理的时间为150～240min。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的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。