[发明专利]一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜，其特征在于：该氮化物硬质薄膜Zr元素的原子百分比为5～55％，Cr元素的原子百分比为5～55％，N元素的原子百分比为35～51％。

2.根据权利要求1所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜，其特征在于：所述氮化物硬质薄膜的厚度为1～10μm，表面维氏硬度为Hv_0.052100～3500。

3.一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

1)对热锻模具表面进行打磨、抛光处理，之后进行超声波清洗后吹干；

2)将金属ZrCr靶与金属Cr靶置于多弧离子镀设备真空腔内的弧靶阴极上，将热锻模具装入工装内并置于镀膜真空腔中转架上；

3)向真空腔室内通入氩气并对热锻模具表面进行辉光清洗；

4)向多弧离子镀设备真空室内通入氩气和氮气，引燃Cr靶电弧，制备Cr/CrN过渡层；

5)向多弧离子镀设备真空腔室内通入氩气与氮气的混合气体，引燃ZrCr靶电弧，得到ZrCrN硬质薄膜。

4.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤2)中所用的CrZr合金靶中Cr和Zr两种元素原子百分比比例范围为10:90～90:10。

5.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤3)中将多弧离子镀设备真空腔室内的真空度抽到5×10^-3Pa后，将待镀热锻模具表面进行辉光溅射清洗操作，工艺参数为：通入氩气，控制氩气气流量为200-600sccm，工作气压为1.0～2.0Pa，工件偏压范围为-300～-900V，辉光清洗时间持续5～30min。

6.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤4)中，采用多弧离子镀方式在待镀钢模具表面沉积Cr/CrN层，工艺参数为：通入氩气，控制氩气为40-200sccm，工作气压为0.2～0.6Pa，工件的偏压范围为-40V～-200V，引燃Cr靶电弧，持续时间为2～10min；然后通入氮气，流量范围10～200sccm，工作气压为0.2～1.2Pa，持续时间为5～25min。

7.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤5)中，采用多弧离子镀方式在待镀钢模具表面制备ZrCrN硬质薄膜，工艺参数为：通入氩气与氮气混合气体，控制氩气与氮气气流量分别为10～200sccm与100～1200sccm工作气压为0.3-5.0Pa，工件的偏压范围为-40V～-200V，引燃Cr靶电弧，沉积ZrCrN硬质薄膜。

8.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤5)中，采用多弧离子镀方式在待镀钢模具表面制备氮化物硬质薄膜，沉积靶材数量为4个ZrCr合金靶和4个Cr纯金属靶，按照工艺需要可选择开启靶的数量和组合，靶电流范围为50～150A，持续时间为20～240min。

9.根据权利要求3所述的一种应用于热锻模具表面的氮化物硬质薄膜制备方法，其特征在于：步骤5)中，在镀膜结束后，停止通入氩气与氮气，保持真空状态，至热锻模具基体温度≤60℃。