CN117418191A - 一种铝压铸模具的表面pvd涂层加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料表面加工技术领域，具体为一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺；本发明为了提高铝基压铸模具的使用寿命，首先对铝基压铸模具的坯体进行了喷砂强化处理，提升坯体的表面强度和硬度；并且本发明进一步的对粗化铝压铸模具坯体进行了等离子体蚀刻处理，等离子体蚀刻处理可以进一步的匀化坯体表面粗糙度，并保留了喷砂处理工艺带来的表面硬度提升，避免了在PVD涂层处理时的缺陷；之后本发明进一步的在其表面制备PVD涂层，利用多层梯度溅射层的方式，制备了具有耐磨高硬度的PVD涂层，并且进行了保温处理，利用高温加速层间分子扩散，从而提升了PVD涂层与铝基坯体的层间结合力，进一步提升了涂层寿命。
Description
技术领域
本发明涉及材料表面加工技术领域，具体为一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺。
背景技术
相较于常规的铁基压铸模具，铝基压铸模具由于拥有着轻量、成本低廉的优势，已逐渐的被广泛应用在压铸成型领域，并且由于铝易于加工和成型，可以通过铸造工艺制造复杂形状的模具，这使得铝基压铸模具往往更适用于需要精细设计和复杂结构压铸件的制备；但是相较于常规的铁基压铸模具，铝基压铸模具强度较低，且其耐磨损性能较差，往往导致了铝压铸模具的使用寿命较短，尤其在制备高精度压铸模具时，往往会导致成本的飙升。因此有必要针对铝基压铸模具的缺陷进行改进，以进一步提升铝基压铸模具的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用80~120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋碱液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80~90℃干燥0.5~1h，对铝压铸模具坯体表面进行喷砂粗化处理，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为250~280℃，对其进行等离子体蚀刻处理，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5~3×10-2Pa，冲入氩气氮气混合氛围，调节反应气压，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50~70A，溅射厚度为0.08~0.15μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320-380℃，保温1.5-2h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5~3×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50~70A，溅射厚度为0.2-0.4μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1~0.15μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1~0.2μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210~260℃，保温4~8h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
进一步的，步骤S2中，所述碱液为铝酸钠-氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤S2中，喷砂粗化处理为干喷砂工艺，采用400~800目氧化铝喷砂，喷砂压力为3~6bar。
进一步的，步骤S3中，等离子体蚀刻处理时，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-300~-250V，正极脉冲为15~20V。
进一步的，步骤S3中，等离子体蚀刻处理时，处理时间为45~80min，所使用的电子圆靶为高纯铝靶，纯度≥99.9%，工作电流为60~90A，阳极棒电流为50~80A，处理频率为15~30KHz，占空比为55~70%。
进一步的，步骤S41中，反应气压为1.5~2.5×10-1Pa。
进一步的，步骤S41中，氩气氮气混合氛围中，氩气与氮气的含量比为1:0.8。
进一步的，步骤S42中，反应气压为2.5~4×10-1Pa。
进一步的，步骤S43中，氩气氮气混合氛围中，氩气与氮气的含量比为1:0.7~0.9。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明为了提高铝基压铸模具的使用寿命，本发明首先对铝基压铸模具的坯体进行了喷砂强化处理，利用喷砂处理去除坯体表面氧化层的同时，利用高速弹丸的撞击造成铝压铸模具的表面塑性变形，提升坯体的表面强度和硬度；
2. 但是喷砂强化处理会造成坯体表面的粗糙度上升，使得后续PVD处理时出现不均匀以及存在微小气孔起泡的缺陷，影响后续处理工艺的良品率，因此本发明进一步的对粗化铝压铸模具坯体进行了等离子体蚀刻处理，等离子体蚀刻处理可以进一步的去除因喷砂强化处理造成的表面氧化层，并且由于等离子体蚀刻处理过程中会生成大量的低能等离子体轰击坯体，会进一步的匀化坯体粗糙度，从而降低了喷砂强化处理造成的微观层面上的粗糙度不均问题，并保留了喷砂处理工艺带来的表面硬度提升，提升了坯体表面均一性，避免了在PVD涂层处理时的缺陷；
3. 本发明还进一步的在其表面制备PVD涂层，利用多层梯度溅射层的方式，制备了具有耐磨高硬度的PVD涂层；本发明首先在氮气氩气的混合气体氛围中坯体表面溅射了TiN层，并对坯体进行了加热处理，由于铝和钛具有相似的晶体结构与原子半径，因此在高温环境下，坯体表面的铝原子会发生固体扩散，并部分与TiN层中的钛原子发生取代，从而造成TiN层的晶格畸变，进而造成坯体的表面硬度的进一步提升，提升模具的使用寿命；在此基础上，本申请进一步的在TiN层表面溅射了较厚的Ti层，利用Ti层作为塑性层，吸收模具使用过程中的冲击应力，从而避免表面较硬的CrN层受冲击磨损造成的表面损伤，并且为了进一步的提升涂层耐剥离性能，本发明还对压铸模具进行了进一步的保温处理，利用高温加速层间分子扩散，从而提升了PVD涂层与铝基坯体的层间结合力，进一步提升了涂层寿命。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为15KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
实施例2. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本实施例增加了步骤S3等离子体蚀刻处理的时长；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为25KHz，占空比为60%，处理80min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
实施例3. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本实施例增加了步骤S41中溅射TiN层的厚度；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为25KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.15μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
实施例4. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本实施例增加了步骤S41中保温加热时长；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为25KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温2h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
实施例5. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本实施例增加了步骤S44中保温加热时长；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为25KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温8h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
对比例1. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本对比例未对坯体进行等离子体蚀刻处理；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备PVD处理铝压铸模具；
S31. 将粗化铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S32. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S33. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S34. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
对比例2. 一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本对比例未进行步骤S41的处理；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为15KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S42. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S43. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
对比例3.一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，包括以下步骤：
与实施例1相比，本对比例未在步骤S44中对坯体加热保温处理；
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋铝酸钠-氢氧化钠溶液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80℃干燥0.5h，对铝压铸模具坯体表面进行干喷砂粗化处理，喷砂使用400目氧化铝砂，喷砂压力为3.5bar，喷砂结束后，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为260℃，对其进行等离子体蚀刻处理，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-250V，正极脉冲为20V，使用 铝靶为电子圆靶，工作电流为65A，阳极棒电流为50A，处理频率为25KHz，占空比为60%，处理50min后，结束蚀刻，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10- 2Pa，冲入氮气氩气含量比为0.8:1的混合气体氛围，调节反应气压至反应气压为1.5×10- 1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.08μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320℃，保温1.5h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5×10-2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压至2.5×10-1Pa，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50A，溅射厚度为0.2μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210℃，保温4h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
检测：
硬度检测：使用维氏显微硬度计对实施例1-5与对比例1-3所制备的样品硬度进行检测；
耐磨损性能检测：使用泰伯磨石机对实施例1-5与对比例1-3所制备的样品耐摩擦性能进行检测，在面积为0.12m2的样品表面放置直径为51.9mm的砂轮，并对砂轮施加1kg载荷后，在砂轮转速为50rpm的速率下，计算单位时间磨损量；
膜层结合力检测：使用瑞士CSM公司提供的Revetest Scratch Tester测试，检测条件为使用尖端曲率半径为0.2mm，锥角120°的金刚石压头，划痕速度为5mm/min，加载速度为100N/min，划痕长度为5mm；
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 铝压铸模具坯体打磨抛光；
将铝压铸模具坯体使用80~120#砂带对其表面进行粗抛处理后，分别使用磨辘和软布辘对其表面进一步打磨抛光处理，直至实现铝压铸模具的镜光效果；
S2. 制备粗化铝压铸模具坯体；
对打磨抛光后的铝压铸模具坯体表面喷淋碱液，并超声波清洗去除表面油污，之后使用丙酮冲洗铝压铸模具坯体表面去除残留碱液，真空80~90℃干燥0.5~1h，对铝压铸模具坯体表面进行喷砂粗化处理，得到粗化铝压铸模具坯体；
S3. 制备蚀刻处理铝压铸模具坯体；
将粗化铝压铸模具坯体置于高纯氩气环境中，升温至为250~280℃，对其进行等离子体蚀刻处理，得到蚀刻处理铝压铸模具坯体；
S4. 制备PVD处理铝压铸模具；
S41. 将蚀刻处理铝压铸模具坯体置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5~3×10-2Pa，冲入氩气氮气混合氛围，调节反应气压，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50~70A，溅射厚度为0.08~0.15μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至320-380℃，保温1.5-2h后，得到Ti溅射铝压铸模具坯体；
S42. 将Ti溅射铝压铸模具坯体再次置于真空腔室内，抽真空至真空度为0.5~3×10- 2Pa，冲入高纯氩气，调节反应气压，阴极靶为高纯Ti靶，靶电流设置为50~70A，溅射厚度为0.2-0.4μm；
S43. 将真空腔室内阴极靶切换为高纯Cr靶，维持氩气氛围，继续溅射，溅射厚度为0.1~0.15μm；
S44. 将真空腔室内气体氛围切换为氩气氮气混合氛围，维持反应气压不变，继续溅射CrN层，溅射厚度为0.1~0.2μm，溅射结束后，随炉冷却至室温后，取出溅射坯体，并将其在高纯氩气氛围中再次升温至210~260℃，保温4~8h后，停止加热，冷却至室温后，得到PVD处理铝压铸模具。
2.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S2中，所述碱液为铝酸钠-氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S2中，喷砂粗化处理为干喷砂工艺，采用400~800目氧化铝喷砂，喷砂压力为3~6bar。
4.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S3中，等离子体蚀刻处理时，对粗化铝压铸模具坯体施加双极脉冲处理，阴极脉冲为-300~-250V，正极脉冲为15~20V。
5.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S3中，等离子体蚀刻处理时，处理时间为45~80min，所使用的电子圆靶为高纯铝靶，纯度≥99.9%，工作电流为60~90A，阳极棒电流为50~80A，处理频率为15~30KHz，占空比为55~70%。
6.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S41中，反应气压为1.5~2.5×10-1Pa。
7.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S41中，氩气氮气混合氛围中，氩气与氮气的含量比为1:0.8。
8.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S42中，反应气压为2.5~4×10-1Pa。
9.根据权利要求1所述的一种铝压铸模具的表面PVD涂层加工工艺，其特征在于：步骤S43中，氩气氮气混合氛围中，氩气与氮气的含量比为1:0.7~0.9。
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