铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110904413A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911086115.6(22)申请日2019.11.08(71)申请人西安浩元航空科技有限公司地址710089陕西省西安市阎良区国家航空高技术产业基地蓝天路5号独立厂房D座西北户(72)发明人马胜利(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人李婷赵中霞(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/16(2006.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法(57)摘要本发明公开了一种铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法，该方法将模具表面喷砂及清洗处理后，放入电弧离子镀设备内，矩形CrAl靶安置在炉体左内壁上，按原子百分比计，矩形CrAl靶中Cr70at.％和Al30at.％；圆形CrAlB靶安置在炉体右内壁上，按原子百分比计，圆形CrAlB靶中Cr70at.％、Al20at.％和B10at.％，采用高纯N2作为反应气体，使其离化并与Cr、Al、B元素结合，在模具表面沉积形成CrAlNB超硬涂层。本发明采用了绿色环保的真空电弧离子镀膜工艺，制备了一种新型耐磨损、抗氧化的多元超硬涂层，并首次应用于铝合金型材热挤压模具表面强化，解决了此类模具长期以来采用传统气体氮化表面处理效果不佳的技术难题。CN110904413ACN110904413A权利要求书1/1页1.一种铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法，其特征在于，该方法的沉积方式为真空电弧离子镀沉积方法，采用N2作为反应气体，使用CrAl靶和CrAlB靶在铝合金型材热挤压模具表面依次沉积CrAl底层和CrAlNB涂层。2.一种铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法，其特征在于，该方法将模具表面喷砂及清洗预处理后，进行等离子体刻蚀；通过矩形CrAl靶的弧电源电流控制矩形CrAl靶的蒸发率，在模具表面制备CrAl底层；按原子百分比计，所述矩形CrAl靶中Cr70at.％和Al30at.％；通过调整CrAlB靶的电源电流控制圆形CrAlB靶的蒸发率；按原子百分比计，所述圆形CrAlB靶中Cr70at.％、Al20at.％和B10at.％，采用N2作为反应气体，使其离化并与Cr、Al、B元素结合，在模具的CrAl底层上沉积形成CrAlNB涂层。3.如权利要求2所述的铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法，其特征在于，该方法的工艺条件为：(1)等离子体刻蚀：将预处理后的模具装入电弧离子镀膜设备的真空室，抽真空并加热到500℃，保温120分钟，镀膜前，通入30ml/min的Ar到真空室，当真空室气压达到5Pa时，开偏压至-1000V对真空室的模具表面进行轰击刻蚀和除气处理，持续100分钟；(2)CrAl底层制备：模具刻蚀和除气完成后，调节Ar流量到50ml/min，将真空室气压调至0.5Pa，打开矩形CrAl靶电弧电源，弧电流150A，调整偏压到-300V，持续15分钟，在模具表面制备CrAl底层；(3)CrAlNB涂层制备：CrAl底层制备完成后，将偏压调整为-120V，将Ar流量关闭；打开N2开关，调整N2流量使真空室气压为2.0Pa，将矩形CrAl靶关闭，将圆形CrAlB靶打开，电流为140A，在CrAl底层上制备CrAlNB涂层，持续240分钟，沉积形成厚度为6-7μm的CrAlNB涂层。2CN110904413A说明书1/4页铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法技术领域[0001]本发明属于真空气相沉积制备超硬涂层技术领域，具体涉及一种铝合金型材热挤压模具表面超硬涂层加工方法。背景技术[0002]铝合金型材加工是将铝合金铸锭在400-500℃温度下，通过热挤压模具以0.5-100mm/min的挤压速度加工成各种尺寸和规格的成型工艺。热挤压成型技术作为一种先进的铝合金精密成形工艺，适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，应用领域不断拓宽。随着挤压设备和工艺水平不断提高，铝合金型材产品的应用范围也不断扩大，特别是在建筑、装饰、电子通讯，以及高铁、汽车等领域的应用越来越广。[0003]铝合金型材成型质量影响因数多，但热挤压模具是最为关键因素，如使用不当，铝合金型材表面会有划伤、变色、气孔，甚至弯曲变形等缺陷；模具表面也经常会出现粘膜、磨损以及热疲劳破坏等。不仅模具维修周次增加，使用寿命也大幅下降。所以，长期以来研究者一直非常关注热挤压模具设计、材料选择及热处理工艺优化研究等。但起今为止，现有技术还难以满足挤压模具使用的长寿命要求，