【技术实现步骤摘要】
一种压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法
[0001]本专利技术属于模具涂层制备
,尤其是涉及一种压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法。
技术介绍
[0002]压铸模具是低温金属合金成型加工中的一种重要工具,其在金属低速或高速液流入型腔时,可施加一定的压力实现合金铸造过程中的锻压。压铸模具造价高昂,可实现大批次大数量的产品成型。
[0003]压铸过程中,模具一方面反复冷热交替,模具表面及内部受反复循环的热应力,产生微裂纹。同时压铸过程中,低温金属合金与模具表面材料易亲和,出现粘料、脱模困难。
[0004]PVD是现阶段对压铸铝模具进行表面处理的较为优势的一种技术手段,其一方面通过沉积涂层可以提升模具表面硬度,另一方面其加工温度较低,并不能对模具产生变形。现有技术发现,对于压铸铝模具来说,提升模具寿命的主要技术原理是;提高模具表面硬度、降低模具表面的表面能、提升模具表面的抗高温氧化性。模具表面硬度的提高,可有效保护模具表面,防止液态铝的侵蚀,提升热开裂的抗力;降低模具表面的表面能,可以使得液态铝与模具之间的粘合力降低,便于脱模;而模具表面的抗高温氧化性越好,其表面结构越稳定,使用寿命越长。
[0005]现有的pvd制备压铸模具涂层主要是功能元素是Al、Si、C、O、N,其中N可以实现模具渗氮、氮化物陶瓷相有效提升表面硬度,Al元素可以改善涂层表面能,同时与氧气可以形成氧化铝,阻碍模具表面的进一步氧化,Si主要是可以形成非晶氮化硅等,高效提升模具表面硬度,C一方面形成碳化物,提升耐磨 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法,其特征在于:所述碳氧氮涂层由内到外分别为渗氮层、基础层、复合过渡层、多层循环纳米层;其中基础层为AlCrN、复合过渡层为CrSiN/AlCrN复合层、多层循环纳米层为SiAlCrCN/SiAlCrCON交替层;所述制备方法于真空镀膜设备中进行,其配置有脉冲弧源和离子清洗装置,所述脉冲弧源包括至少一列的金属AlCr靶和至少一列的CrSi靶,所述脉冲弧源具有至少一组脉冲弧源为相向设置的AlCr靶和CrSi靶,相向设置的AlCr靶和CrSi靶分别位于待镀模具的两侧,所述脉冲弧源具有至少一组脉冲弧源为相邻设置的AlCr靶和CrSi靶;所述制备方法包括以下步骤:1) 将待镀模具放入真空镀膜装置中,进行预热;2)通入氩气、氢气,采用离子清洗源对模具表面进行等离子清洗;3)通入氮气、氩气,利用离子清洗装置对模具表面进行渗氮,形成渗氮层;4)通入氮气,开启至少一列的AlCr靶,沉积AlCrN层;5)通入氮气,同时开启一组相向设置的CrSi靶及AlCr靶,沉积CrSiN/AlCrN复合层;6)通入氮气,同时开启一组相邻设置的CrSi靶及AlCr靶,沉积SiAlCrN层;7)开启离子清洗装置,通入氩气、乙炔,在SiAlCrN层采用离子注入的方式形成SiAlCrCN层;8)通入氮气,同时开启一组相邻设置的CrSi靶及AlCr靶,沉积SiAlCrN层;9)开启离子清洗装置,通入氩气、氧气,在SiAlCrC层采用离子注入的方式形成SiAlCrCON层;步骤6)
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步骤9)依次循环重复进行多次。2.根据权利要求1所述的压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法,其特征在于:所述的渗氮层厚度为50
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200nm,基础层厚度为300
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1000纳米,所述的复合过渡层厚度为100
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800纳米,多层循环纳米层厚度为100
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1000纳米,SiAlCrCON层占多层循环纳米层厚度的比例不高于30%。3.根据权利要求1所述的压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法,其特征在于:所述离子清洗装置为热丝离化装置或弧激发的电子离化装置;所述热丝离化装置中灯丝上的电流设置为100
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300A,阳极电流设置为50
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150A;所述弧激发的电子离化装置为电弧离子镀,弧电源的正极加载在独立于整个真空腔室的悬浮电位的阳极上,弧电源的负极加载在阴极弧源上,阴极弧源靶材前设置有一个面积为靶材表面2倍左右的距离靶材70
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200mm的圆形屏蔽板,屏蔽板电位悬浮。4.根据权利要求1所述的压铸模具表面离子注入制备碳氧氮涂层的方法,其特征在于:两列金属AlCr靶和两列CrSi靶按顺时针方向分布依次为第一AlCr靶、第一CrSi靶、第二AlCr靶、第二CrSi靶,其中第一AlCr靶和第二CrSi靶相向设置分别位于待镀模具的两侧;第一AlCr靶和第一CrSi靶形成的一组相邻设置的CrSi靶及AlCr靶、第一CrSi靶和第二AlCr靶形成的一组相邻设置的CrSi靶及AlCr靶、第二AlCr靶和第二CrSi靶形成的一组相邻设置的CrSi靶及AlCr靶中的其中两组或三组在步骤5)、步骤6)和步骤8)中的至少部分过程中交替间隙使用。5.根据权利要求1所述的压铸模具表...
【专利技术属性】
技术研发人员:郎文昌,钱琦嘉,蒋慧珍,郭景燕,林振宇,陈盛旭,赵涣波,刘艳杰,
申请(专利权)人:温州瑞明工业股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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