一种带涂层的铝合金挤压模制造技术

一种带涂层的铝合金挤压模，包括硬质合金基体和化学气相沉积(CVD)方法制备的涂层，涂层设置在基体的至少一部分外表面上，涂层包括至少一层在基体表面依次沉积的第一子涂层Ti1‑

【技术实现步骤摘要】
一种带涂层的铝合金挤压模


[0001]本专利技术涉及涂层及铝合金挤压模制备
，具体涉及一种适用于铝合金挤压模的抗高温氧化自润滑的高耐磨梯度复合涂层。

技术介绍

[0002]铝型材挤压是将铝合金置入挤压筒内并施加一定的压力，使之从特定的模孔中流出，从而获得所需的截面形状和尺寸的一种加工方法，具有成本低、效率高、操作简单的特点，在现代工业体系中占有较大的比重。挤压工作开始前，需将模具加热至500℃左右。为提高模具的使用寿命，要求模具具有优异的高温抗氧化性、高的耐磨性和良好的自润滑性能。
[0003]在硬质合金模具基体表面制备硬质涂层，可显著提升模具的使用寿命。而在硬质合金基体表面制备化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)涂层通常具有比物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)涂层更高的结合强度。CVD TiAlN涂层在具有较高Al含量(Al>80at.％)的同时，仍可保留面心立方结构，因此具有较高的硬度与高温抗氧化性。在CVD TiAlN基础上掺杂C元素制备出TiAlCN涂层，可提高涂层的自润滑性能。
[0004]为了克服现有技术的缺点，本专利技术一方面通过在基体表面沉积第一子涂层TiAlN提高涂层的高温抗氧化性，另一方面通过在沉积第一子涂层后沉积第二子涂层TiAlCN，并使得第一子涂层和第二子涂层之间形成共格生长界面来提高涂层之间的结合力，此外，第二子涂层的C含量逐渐增加并在最高C含量的1微米范围内形成非晶碳，可显著提升涂层的自润滑性，通过第一子涂层和第二子涂层的组合，使得梯度复合涂层同时具有优异的高温抗氧化性、高的耐磨性和良好的自润滑性能，从而延长模具的使用寿命。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供高结合力、高抗氧化性、高耐磨性、良好自润滑性的涂层硬质合金挤压模。
[0006]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种带涂层的铝合金挤压模，包括硬质合金基体和化学气相沉积(CVD)方法制备的涂层，所述涂层设置在所述基体的至少一部分外表面上，所述涂层包括至少一层在基体表面依次沉积的第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N(0.6≤x≤0.9)、第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
(0.6≤a≤0.9,0≤b≤0.7)，且所述第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
涂层中的C含量逐渐增加，所述第一子涂层和所述第二子涂层之间形成共格生长界面。
[0008]具体的，所述第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N呈柱状晶生长，硬度不低于30GPa，厚度为5
‑
15微米。
[0009]具体的，所述C含量最高区域1微米内，第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
形成非晶C和纳米晶TiAlN复合结构，纳米晶尺寸不高于100纳米，且第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
的厚度范围为5
‑
10微米，硬度不低于33GPa。
[0010]具体的，沉积所述第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N之前可先制备一层TiN结合层，且结合层的厚度为0.5
‑
2.0微米。
[0011]具体的，在第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
的表面可沉积一层最外层，所述最外层为Ti(C,N)或TiC或Ti(C,N)与TiC两者的组合。
[0012]具体的,所述最外层的硬度高于所述第二子涂层，且厚度为0.5
‑
2微米。
[0013]具体的，采用化学气相沉积方法制备，沉积温度为850
‑
900℃，沉积压力50
‑
200mbar，反应气体包括TiCl4、N2和H2。
[0014]具体的，采用化学气相沉积方法制备，沉积温度为750
‑
850℃，沉积压力10
‑
50mbar，反应气体包括TiCl4、AlCl3、NH3、N2、和H2。
[0015]具体的，采用化学气相沉积方法制备，沉积温度为800
‑
900℃，沉积压力10
‑
50mbar，反应气体包括TiCl4、AlCl3、NH3、CH3CN和H2。
[0016]具体的，采用化学气相沉积方法制备，沉积温度为850
‑
900℃，沉积压力50
‑
200mbar，反应气体包括TiCl4、CH3CN、N2和H2。
[0017]具体的，所述最外层采用化学气相沉积方法制备，沉积温度为900
‑
950℃，沉积压力50
‑
200mbar，反应气体包括TiCl4、CH4、N2和H2。
附图说明
[0018]图1显示了本专利技术一个实施例的铝合金挤压模涂层的剖面结构示意图。
[0019]图中，10.基体，1.第一子涂层，2.第二子涂层，3.TiN结合层,4.最外层TiC。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0021]一种带涂层的铝合金挤压模，包括硬质合金基体和化学气相沉积(CVD)方法制备的涂层，涂层设置在基体的至少一部分外表面上，涂层包括至少一层在基体表面依次沉积的第一子涂层Ti1
‑
xAlxN(0.6≤x≤0.9)、第二子涂层Ti1
‑
aAlaCbN1
‑
b(0.6≤a≤0.9,0≤b≤0.7)，且第二子涂层Ti1
‑
aAlaCbN1
‑
b涂层中的C含量逐渐增加，第一子涂层和第二子涂层之间形成共格生长界面。
[0022]在一种具体实施方式中，第一子涂层Ti1
‑
xAlxN呈柱状晶生长，硬度不低于30GPa，厚度为5
‑
15微米。
[0023]在一种具体实施方式中，C含量最高区域1微米内，第二子涂层Ti1
‑
aAlaCbN1
‑
b形成非晶C和纳米晶TiAlN复合结构，纳米晶尺寸不高于100纳米，且第二子涂层Ti1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带涂层的铝合金挤压模，其特征在于，包括硬质合金基体和化学气相沉积(CVD)方法制备的涂层，所述涂层设置在所述基体的至少一部分外表面上，所述涂层包括至少一层在基体表面依次沉积的第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N(0.6≤x≤0.9)、第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
(0.6≤a≤0.9,0≤b≤0.7)，且所述第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
涂层中的C含量逐渐增加，所述第一子涂层和所述第二子涂层之间形成共格生长界面。2.根据权利要求1所述的一种带涂层的铝合金挤压模，其特征在于，所述第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N呈柱状晶生长，硬度不低于30GPa，厚度为5
‑
15微米。3.根据权利要求1所述的一种带涂层的铝合金挤压模，其特征在于，C含量最高区域1微米内，第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
形成非晶C和纳米晶TiAlN复合结构，纳米晶尺寸不高于100纳米，且第二子涂层Ti1‑
a
Al
a
C
b
N1‑
b
的厚度范围为5
‑
10微米，硬度不低于33GPa。4.根据权利要求1所述的一种带涂层的铝合金挤压模，其特征在于，沉积所述第一子涂层Ti1‑
x
Al
x
N之前可先制备一层TiN结合层，且结合层的厚度为0.5
‑
2.0微米。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯磊，
申请(专利权)人：常州艾恩希纳米镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：