[发明专利]一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高导热抗粘结耐磨涂层技术领域，具体涉及一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层及其制备方法和应用，包括CrCu‑Cr(Cu)N‑DLC多层涂层，所述CrCu‑Cr(Cu)N‑DLC多层涂层由依次层叠的CrCu合金层、Cr(Cu)N层和DLC层构成，所述CrCu合金层涂覆于基体钢的表面，所述Cr(Cu)N层的两侧分别为所述CrCu合金层和所述DLC层，该涂层具有优异的导热抗粘结和耐磨性能，其附着在钢表面上使得钢模具上，既保留了钢材的优异热疲劳性能，同时具有抗粘结和耐磨的性能，使得钢制模具能够代替石墨模具以成型玻璃。

技术领域

本发明涉及多层涂层技术领域，具体涉及一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃已经被广泛用于制作3C电子产品的屏幕。玻璃屏幕成型通常采用石墨模具。然而，石墨模具加工及困难，石墨粉尘严重危害环境和人体健康。此外，石墨模具长期成熟冷热较低冲击载荷，疲劳寿命短，服役寿命不到2000模次。

其中钢的热疲劳性能优异，但钢在高温下易氧化，假设只使用钢作为模具成型玻璃，钢模具则与玻璃发生严重粘结，以致钢不能用作为玻璃热弯模具。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层，该涂层具有优异的导热抗粘结和耐磨性能，其附着在钢表面上使得钢模具既保留了钢材的优异热疲劳性能，同时具有抗粘结和耐磨的性能，以使钢制模具能够代替石墨模具成型玻璃。

本发明的目的之二在于提供一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种钢模具。

本发明的目的之四在于提供一种钢模具的应用。

为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

提供一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层，包括CrCu-Cr(Cu)N-DLC多层涂层，所述CrCu-Cr(Cu)N-DLC多层涂层由依次层叠的CrCu合金层、Cr(Cu)N层和DLC层构成，所述CrCu合金层涂覆于基体钢的表面，所述Cr(Cu)N层的两侧分别为所述CrCu合金层和所述DLC层。

在一些实施方式中，所述CrCu-Cr(Cu)N-DLC多层涂层的总厚度为20～200μm。

在一些实施方式中，所述CrCu合金层的厚度为15～150μm，所述Cr(Cu)N层的厚度为3～40μm，所述DLC层的厚度为2～10μm。

将CrCu-Cr(Cu)N-DLC多层涂层中的不同层的厚度限定在上述范围内，使得各层之间的结合力最高，DLC层导热性高，硬且脆，内应力大，结合力较低，DLC层厚度对涂层产品的服役性能影响甚大。DLC层太薄，不耐用；DLC层太厚，涂层结合力差，涂层产品也不耐用，因此DLC层的厚度为2～10μm。

在一些实施方式中，所述CrCu合金层中，Cu含量为20～80at.％。

为了提高CrCu层的导热性，其中Cu含量介于20～80at.％。

在一些实施方式中，所述Cr(Cu)N层中，Cu含量为5～20at.％。

Cr(Cu)N层导热性与其铜含量紧密相关，Cu含量太低，导热性差；Cu含量过高，导热性虽好，但其与DLC界面匹配性差，进而影响DLC层结合性，因此Cr(Cu)N层的Cu含量介于5～20at.％，此时涂层具有最佳的综合性能。

本发明一种钢表面高导热抗粘结耐磨涂层的有益效果：

(1)本发明的钢表面高导热抗粘结耐磨涂层，其CrCu-Cr(Cu)N-DLC多层涂层中，CrCu合金层同时具备Cr和Cu的热物性，Cu与Cr起到协同作用，避免仅使用Cu时导热性和韧性好，但硬度低，仅使用Cr时硬度高好与钢亲和性高但导热性差的问题。