[发明专利]一种压铸模具用复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种适用于压铸模具的耐高温自润滑的高硬度强韧性梯度复合涂层及其制备方法，由沉积在模具基体上的由内向外依次层叠设置的结合层，过渡层，支撑层和功能层组成；所述结合层为提高复合涂层与模具表面结合力的Cr结合层；所述过渡层由CrN过渡层和CrAlN过渡层复合而成；所述支撑层由CrAlSiN层和CrAlVN层对应交替叠加复合而成；所述功能层由CrAlSiCN层和CrAlVCN层对应交替叠加复合而成。具有良好地表面硬度、耐磨性、抗高温氧化以及耐腐蚀性能，具有更好地自润滑效果，能够显著减少模具形变，提高模具精度，消除模具涂层的疲劳失效，提高使用寿命，适用于复杂造型模具的开发。

技术领域

本发明涉及涂层及压铸模具制备技术领域，具体涉及一种适用于压铸模具的耐高温自润滑的高硬度强韧性梯度复合涂层以及沉积上述梯度复合涂层的制备方法。

背景技术

压铸模具是模具中的一个大类，在工业发展迅速的当今时代，压铸模具伴随着汽车行业的发展迎来了新的生机，但同时也迎来了新的挑战。大型复杂形状压铸模具在需要直接接触高温熔融金属时，容易发生变形，目前对于此类模具依然需要提高其效率、精度、寿命。

压铸模具主要面临的问题包括以下几点：工作环境处于高温，模具发生形变，对造型复杂的模具会严重影响其精度；压铸模具的制造周期长，但使用寿命受到模具表面失效的影响，难以达到预计使用寿命；形变较小的高硬度模具表面润滑效果不好，脱模过程造成了产品表面的损伤。因此，为避免压铸模具失效，要求模具表面具有高硬度、耐热蚀、抗粘结、抗冲击等性能。

近年来，压铸模具的各类表面处理新技术不断发展，譬如以传统金属热处理工艺为手段的表面处理技术；包括表面热扩渗处理、表面相变强化等技术的表面改性技术；以气相沉积为主的表面涂镀技术。其中，涂镀技术类里的物理气相沉积技术在金属材料表面制造硬质涂层是近年来研究的热点，电弧离子镀和磁控溅射这两种方法在工业上的应用都较为成熟，常用的涂层材料有各类金属氮化物如TiN、CrN、TiAlN等。

但是这类涂层难以同时满足模具产品对硬度、耐磨性、寿命的要求，在大规模生产中对提升压铸模具的使用寿命方面，尚且存在许多技术难题，主要包括提高涂层的本体强韧性，提高涂层的润滑性，以及改善硬质膜层与基体结合力等。

发明内容

本发明的目的是要提供一种适用于压铸模具的耐高温自润滑的高硬度强韧性梯度复合涂层。

本发明的另一个目的是提供沉积上述梯度复合涂层的方法。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种压铸模具用复合涂层，由沉积在模具基体上的由内向外依次层叠设置的结合层，过渡层，支撑层和功能层组成；

所述结合层为提高复合涂层与模具表面结合力的Cr结合层；

所述过渡层由CrN过渡层和CrAlN过渡层复合而成，所述CrN过渡层位于所述Cr结合层和所述CrAlN过渡层之间；

所述支撑层由CrAlSiN层和CrAlVN层交替叠加复合而成的多层结构，所述CrAlVN层位于所述CrAlN过渡层上，与所述CrAlSiN层交替叠加；

所述功能层由CrAlSiCN层和CrAlVCN层交替叠加复合而成的多层结构，所述CrAlVCN层位于最外层的所述CrAlSiN层上，并与所述CrAlSiCN层交替叠加。

进一步地，所述CrAlN层中，Al原子百分比为20-40at.％；

和/或，

所述CrN层的厚度为200-400nm，CrAlN层的厚度为100-200nm。