一种工模具表面耐磨涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开一种工模具表面耐磨涂层的制备方法，涂层材料为高纯度的Ti、Cr金属和N2、Ar，在非平衡磁控溅射离子镀设备内，在电磁场和等离子场的作用下，Ti、Cr、Ar和N2电离成离子，在电场作用下在工模具表面反应生成TiN/Cr的复合膜；Ti、Cr金属在非平衡磁控溅射离子镀设备内按一定规律排列，工模具随着非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架一起转动，制备出TiN/Cr的复合膜。与现有技术相比，本发明专利技术提供的工模具表面耐磨涂层的制备方法，TiN/CrN复合膜涂层可根据不同条件，调整膜层的成分、厚度和膜层过渡层，从而降低膜层的内应力，充分发挥TiN的高硬度、CrN的低摩擦力的优点，且TiN/CrN复合膜涂层在生产过程中无废水废气，对环境无污染，环境效益高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属表面镀膜领域，尤其涉及。
技术介绍
目前，随着先进加工技术的发展，对工模具产品的性能提出了更高的要求。现在工模具产品主要采用涂硬质膜，提高其工作寿命和效率。在工模具产品表面涂层领域，国内外广泛采用多弧离子镀设备与技术、空心阴极离子镀镀设备与技术等，制备TiN、A1N、CrN, TiC、TiCN、TiAlN等涂层，因为其抗氧化温度低、摩擦力大、与基体结合力小等原因，应用受到限制。国内外主要采用TiN、AlN、CrN、TiC、TiCN、TiAlN等单质膜涂层提高其工作寿命和效率。但是，现有的工模具产品主要采用TiN、AlN、CrN、TiC、TiCN、TiAlN等单质膜涂层，因为其抗氧化温度低或摩擦力大、内应力大等原因，使用时容易剥落。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术解决的技术问题在于提供，TiN/CrN复合膜涂层可根据不同条件，调整膜层的成分、厚度和膜层过渡层，从而降低膜层的内应力，充分发挥TiN的高硬度、CrN的低摩擦力的优点，且TiN/CrN复合膜涂层在生产过程中无废水废气，对环境无污染，环境效益高。为了解决以上的技术问题，本专利技术提供的工模具表面耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤(1)工模具的清洗，去除工模具表面的氧化皮、附着物等杂质；(2)去除工模具表面的油脂；(3)漂洗掉工模具表面去油污物质的残留物；(4)工模具除水并干燥；(5)工模具放入非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架上，使非平衡磁控溅射离子镀设备达到一定的真空度；(6)利用Ar、Ti、AL、Cr的离子对工模具表面刻蚀，使其露出洁净表面； (7)涂层材料为高纯度的Ti、Cr金属和N2、Ar，在非平衡磁控溅射离子镀设备内， 在电磁场和等离子场的作用下，Ti、Cr、Ar和N2电离成离子，在电场作用下在工模具表面反应生成TiN/Cr的复合膜；(8)Ti、Cr金属在非平衡磁控溅射离子镀设备内按一定规律排列，工模具随着非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架一起转动，制备出TiN/Cr的复合膜。优选地，步骤O)中，用超声波及金属清洗剂去除工模具表面的油脂。优选地，步骤(3)中，用纯净水或去离子水漂洗掉工模具表面去油污物质的残留物。优选地，步骤(5)中，非平衡磁控溅射离子镀设备的真空度达到6. 7E-3Pa以上。优选地，步骤(6)中，刻蚀温度达到200°C 520°C，提高涂层与工模具表面的结合力。优选地，步骤(8)中，调整非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架的转动速度和涂层时间，转动速度0 10转/分钟，涂层时间60 120分钟，控制TiN/Cr的复合膜的层数。优选地，步骤(8)中，工模具TiN/Cr的复合膜的层数一般为2 1000层。优选地，步骤(8)中，调整Ti、Cr金属的溅射功率，溅射功率为0 30KW，控制超硬薄膜TiN、CrN单质薄膜的厚度。优选地，步骤(8)中，超硬薄膜TiN、CrN单质薄膜的厚度为1 70纳米。优选地，步骤(8)中，TiN/Cr的复合膜的的厚度一般为3 15微米。与现有技术相比，本专利技术提供的工模具表面耐磨涂层的制备方法，多元多层TiN/ Cr复合膜涂层可根据不同切削条件，随时调整膜层的成分、厚度和膜层过渡层，涂层工模具的通用性更好，且复合膜涂层在生产过程中无废水废气，对环境无污染，环境效益高。具体实施例方式为了本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。本专利技术的工模具表面耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤(1)工模具的清洗，去除工模具表面的氧化皮、附着物等杂质；(2)用超声波及金属清洗剂去除工模具表面的油脂；(3)用纯净水或去离子水漂洗掉工模具表面去油污物质的残留物；(4)工模具用脱水剂除水并干燥；(5)工模具放入非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架上，使非平衡磁控溅射离子镀设备达到一定的真空度，非平衡磁控溅射离子镀设备的真空度达到6. 7E-3Pa以上；(6)利用Ar、Ti、AL、Cr的离子对工模具表面刻蚀，使其露出洁净表面，刻蚀温度达到200°C 520°C，提高涂层与工模具表面的结合力；(7)涂层材料为高纯度的Ti、Cr金属和N2、Ar，在非平衡磁控溅射离子镀设备内， 在电磁场和等离子场的作用下，Ti、Cr、Ar和N2电离成离子，在电场作用下在工模具表面反应生成TiN/Cr的复合膜；(8)Ti、Cr金属在非平衡磁控溅射离子镀设备内按一定规律排列，工模具随着非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架一起转动，制备出TiN/Cr的复合膜。步骤(8)中，调整非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架的转动速度和涂层时间， 转动速度0 10转/分钟，涂层时间60 120分钟，控制TiN/Cr的复合膜的层数；工模具 TiN/Cr的复合膜的层数一般为2 1000层。调整Ti、Cr金属的溅射功率，溅射功率为0 30KW，控制超硬薄膜TiN、CrN单质薄膜的厚度；步骤(8)中，超硬薄膜TiN、CrN单质薄膜的厚度为1 70纳米；步骤(8)中，TiN/Cr的复合膜的的厚度一般为3 15微米。与现有技术相比，本专利技术提供的工模具表面耐磨涂层的制备方法，TiN/CrN复合膜涂层可根据不同条件，调整膜层的成分、厚度和膜层过渡层，从而降低膜层的内应力，充分发挥TiN的高硬度、CrN的低摩擦力的优点，且TiN/CrN复合膜涂层在生产过程中无废水废气，对环境无污染，环境效益高。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本专利技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤(1)工模具的清洗，去除工模具表面的氧化皮、附着物等杂质；(2)去除工模具表面的油脂；(3)漂洗掉工模具表面去油污物质的残留物；(4)工模具除水并干燥；(5)工模具放入非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架上，使非平衡磁控溅射离子镀设备达到一定的真空度；(6)利用Ar、Ti、AL、Cr的离子对工模具表面刻蚀，使其露出洁净表面；(7)涂层材料为高纯度的Ti、Cr金属和N2、Ar，在非平衡磁控溅射离子镀设备内，在电磁场和等离子场的作用下，Ti、Cr、Ar和N2电离成离子，在电场作用下在工模具表面反应生成TiN/Cr的复合膜；(S)TiXr金属在非平衡磁控溅射离子镀设备内按一定规律排列，工模具随着非平衡磁控溅射离子镀设备的工件架一起转动，制备出TiN/Cr的复合膜。2.根据权利要求1所述的工模具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，步骤O)中， 用超声波及金属清洗剂去除工模具表面的油脂。3.根据权利要求1所述的工模具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中， 用纯净水或去离子水漂洗掉工模具表面去油污物质的残留物。4.根据权利要求1所述的工模具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(5)中， 非平衡磁控溅射离子镀设备的真空度达到6. 7E-3Pa以上。5.根据权利要求1所述的工模具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(6)中， 刻蚀温度达到200°C 520°C，提高涂层与工模具表面的结合力。6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广彬，张馨元，蒙志林，杨鸿，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：