[发明专利]一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层，其特征在于自模具基体由内到外依次包括结合层、过渡层、增硬层、耐磨层和自润滑抗黏附层，所述结合层包括Cr离子与模具基体形成的冶金扩散层以及在模具基体表面沉积的Cr层，所述过渡层为CrN层，所述增硬层为HfZrWMoBN/CrN层，所述耐磨层为HfZrWMoB/CrAlTiN层，所述自润滑抗黏附层为HfZrWMoB层;

所述结合层厚度为5-30纳米，所述过渡层厚度为200-1000纳米，所述增硬层厚度为800-3000纳米，所述耐磨层厚度为1500-3500纳米，所述自润滑抗黏附层厚度为1000-2000纳米;

作为耐磨层的所述HfZrWMoB/CrAlTiN层为由HfZrWMoB单层和CrAlTiN单层交替形成的多层复合结构，所述HfZrWMoB单层厚为100-500纳米，所述CrAlTiN单层厚度为50-200纳米，涂层调制周期为150-700纳米;

作为增硬层的所述HfZrWMoBN/CrN层为由HfZrWMoBN单层和CrN单层交替形成的高熵合金氮化物多层复合结构，所述HfZrWMoBN单层厚为4-10纳米，所述CrN单层厚度为4-20纳米，调制周期为8-30纳米。

2.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层，其特征在于所述冶金扩散层的深度为3-10nm。

3.据权利要求1所述的一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层，其特征在于涂层摩擦系数为0.1-0.2。

4.一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层的制备方法，其特征在于采用电弧离子镀技术制备复合涂层，包括如下步骤：

步骤a、从Cr靶上将Cr高温蒸发并在高偏压作用下高速运动到模具基体表面，以在模具基体表面制备结合层,所述结合层厚度为5-30纳米;

步骤b、在Cr靶开启的状态下，通入氮气，在结合层外沉积CrN层作为过渡层,所述过渡层厚度为200-1000纳米;

步骤c、交替开启HfZrWMoB靶和Cr靶，通入氮气，以在过渡层外交替沉积HfZrWMoBN单层和CrN单层，形成HfZrWMoBN/CrN层作为增硬层,所述HfZrWMoBN/CrN层为由HfZrWMoBN单层和CrN单层交替形成的高熵合金氮化物多层复合结构，所述HfZrWMoBN单层厚为4-10纳米，所述CrN单层厚度为4-20纳米，调制周期为8-30纳米,所述增硬层厚度为800-3000纳米;

步骤d、开启HfZrWMoB靶以制备HfZrWMoB单层，而后关闭HfZrWMoB靶，开启CrAlTi靶并通入氮气制备CrAlTiN单层，过程反复进行，HfZrWMoB单层和CrAlTiN单层交替沉积，形成HfZrWMoB/CrAlTiN层作为耐磨层,所述HfZrWMoB/CrAlTiN层为由HfZrWMoB单层和CrAlTiN单层交替形成的多层复合结构，所述HfZrWMoB单层厚为100-500纳米，所述CrAlTiN单层厚度为50-200纳米，涂层调制周期为150-700纳米,所述耐磨层厚度为1500-3500纳米;

步骤e、关闭CrAlTi靶和氮气，只开启HfZrWMoB靶，在耐磨层外沉积HfZrWMoB层作为自润滑抗黏附层,所述自润滑抗黏附层厚度为1000-2000纳米。

5.根据权利要求4所述的一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层的制备方法，其特征在于在步骤a中在0.1-0.5Pa，－500V到1000V条件下沉积5-30纳米厚的结合层；步骤b中在0.1-2Pa，－100V到－350V条件下沉积200-1000纳米厚的过渡层；

步骤c中在1-3Pa，150-250V条件下沉积800-3000纳米厚的增硬层；

步骤d中在2-5Pa，150-250V条件下沉积1500-3500纳米厚的耐磨层；

步骤e中在2-5Pa，150-250V条件下沉积1000-2000纳米厚的自润滑抗黏附层。

6.根据权利要求4所述的一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层的制备方法，其特征在于在模具基体表面制备复合涂层前先对模具基体进行等离子刻蚀。

7.根据权利要求6所述的一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层的制备方法，其特征在于在300-700℃、氩气和氢气环境中，对模具基体进行等离子刻蚀。