CN117587405B - 一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层及其制备方法 - Google Patents
一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层及其制备方法，涂层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层；结合层为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层为W/WC‑Co合金复合多层膜，抗黏附层为W‑W2O3复合多层膜；其制备方法是：采用电火花放电技术在压铸模具表面制备纯W金属层，然后交替制备第一W单层和WC‑Co单层，形成W/WC‑Co合金复合多层膜，最后制备第二W单层，并在水中进行电火花放电制备W2O3层，形成W‑W2O3多层，获得W/WC‑Co/W2O3复合涂层材料，充分利用梯度结构、WC涂层的高硬度及W/W2O3涂层的抗黏附特性，提高压铸模具表面涂层和基体的结合力，避免压铸模具被高温铝液腐蚀和冲蚀，大幅度提高压铸模具的使用寿命和环境的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种压铸模具表面处理的技术领域，尤其是涉及一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层及其制备方法。
背景技术
在轻量化需求驱动下，随着铝合金材料应用技术的进一步提升，其在汽车领域的应用范围将逐渐延伸至引擎盖、挡泥板、车门、后车厢、车顶、整车身等现以钢铸件为主的大型部位。
从制造工艺角度，车体部分在特斯拉的引领下由冲压、焊接向一体压铸发展。零部件压铸件部分主要有冲压、铸造、锻造三大工艺，在轻量化设计需求的驱动下，关键零件朝着高压压铸、大型化、一体化等方式。压铸过程中压铸模具的铝液腐蚀、冲蚀和黏附是模具损坏最为主要的因素，严重影响模具的寿命。
申请号为CN201911364423.0的专利公开了一种HfZrWMoVNbN/CrSiN高熵合金纳米复合涂层压铸铝模具及其制备方法，涂层包括结合层、过渡层、支撑层、耐冲击耐温层；结合层为电弧离子镀方法高能轰击制备的纯Nb层，过渡层为NbN过渡金属陶瓷层，支撑层为NbN/HfZrWMoVNbN高熵合金氮化物纳米多层膜，耐冲击耐温层为HfZrWMoVNbN/CrSiN纳米多层膜；涂层为结构和成分渐变的纳米多层复合，梯度复合涂层，具有良好的附着力和良好的韧性，同时利用HfZrWMoVNbN和CrSiN两种涂层的高温稳定性，使压铸铝模具具有良好的抗冲击性能同时也具有很好的脱模性能，满足复杂工况要求。
申请号为 CN202310144407.0的专利公开了一种压铸模具的低表面能抗腐蚀高熵复合涂层及制备方法，包括由结合层、过渡层、增硬层、耐磨层、抗铝液腐蚀层、低表面能疏铝液层构成梯度结构；结合层为纯CrTi层；过渡层为CrTiN过渡金属陶瓷层；增硬层为CrTiN/TiVZrNbHfCrBN高熵合金氮化物多层膜；耐磨层为TiVZrNbHfCrBN高熵合金氮化物层；抗铝液腐蚀层为TiVZrNbHfCrBON层；低表面能疏铝液层为TiVZrNbHfCrBO氧化物层；将TiVZrNbHfCrBN、TiVZrNbHfCrBON以及TiVZrNbHfCrBO涂层结合构筑梯度高熵复合涂层，利用三者的性能的优势，构建出具有耐磨、耐腐蚀以及低表面能的综合性能优异的涂层。
申请号为CN202211679647.2的专利公开了一种压铸模具金属陶瓷复合抗冲击高熵涂层及制备方法，自模具基体表面从内到外包括ZrCr层、TiVNbHfZrCr/ZrCr金属纳米层、TiVNbHfZrCrN陶瓷纳米层和TiVNbHfZrCr/TiVNbHfZrCrN高熵金属陶瓷纳米多层膜；TiVNbHfZrCr为金属，TiVNbHfZrCrN为陶瓷，将两者构建多层膜，则可以充分发挥金属的韧性和陶瓷的高硬度，使涂层不但硬度高，而且具有良好的韧性，在受到冲击载荷时具有很好的耐受能力。
上述的表面涂层采用PVD方法制备。PVD是英文Physical Vapor Deposition(物理气相沉积)的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。PVD技术制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视。与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。但其施工困难，不利于现场的模具表面损伤修复。
除PVD之外还有CVD也是模具表面涂层的一种常见制备工艺。CVD技术是化学气相沉积Chemical Vapor Deposition的缩写。化学气相沉积乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。多年以来该项技术一直不断的完善，以应对市场不断增长的涂层质量要求，以及对工艺和设备的可靠性和生产力的要求。CVD 工艺是用来沉积5微米至12微米，在特殊情况下，最多至20微米厚的涂层。采用的材料为TiC，TiCN的，TiN和α或κ氧化铝（Al2O3）。根据不同的磨蚀或腐蚀性的环境，CVD工艺在切削工具、模具的应用中形成单层或多层薄膜。但CVD沉积温度高于800℃，不利于压铸模具的应用。
电火花沉积是近年来开发的表面涂层新技术，电火花沉积技术具有涂层与基体呈冶金结合特点，结合强度高，沉积层残余应力小，变形小，沉积工艺简单，涂层组织细密等优良品质，可以在大气中进行，可以根据实际需要进行局部的模具修复，是表面涂层领域中具有广泛应用前景的新技术。但电火花放电沉积技术目前研究并不深入，特别是针对压铸模具中黏铝方面的探索需要进一步加强。
发明内容
基于现有技术中，模具防护涂层制备工艺的缺点，本发明提供了基于电火花沉积法的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层及其制备方法，利用电火花沉积法将W和WC-Co以及W2O3复合形成多层膜，不但可以发挥金属和陶瓷的各自优势，还可以将两者优势进行结合，实现高硬度高韧性高自润滑的功能。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案为：一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层，包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层；所述W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层；所述结合层为纯W金属层，所述耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，所述抗黏附层为W-W2O3复合多层膜。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案的优选为：所述耐磨耐冲蚀层包括交替的第一W单层和WC-Co单层。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案的优选为：所述第一W单层的厚度范围为1-2微米，所述WC-Co单层的厚度范围为1-4微米。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案的优选为：所述抗黏附层包括交替的第二W单层和W2O3单层。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案的优选为：所述第二W单层的厚度范围为1-2微米，所述W2O3单层的厚度范围为1-3微米。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案的优选为：所述结合层的晶粒尺度范围为3-5微米，厚度范围为3-10微米，所述耐磨耐冲蚀层的厚度范围为10-30微米，所述抗黏附层的的厚度范围为10-20微米。
本发明解决上述技术问题所提供的另一主题的技术方案为：一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具表面进行除油处理；
步骤二、在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层；
步骤三、在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备WC-Co单层和第一W单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜；
步骤四、在W/WC-Co合金复合多层膜外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜。
本发明解决上述技术问题所提供的另一主题的技术方案的优选为：步骤二中，电火花放电在氩气保护环境中进行，电火花放电的放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容为20-100µF，放电电压为50-150V。
本发明解决上述技术问题所提供的另一主题的技术方案的优选为：步骤三中，电火花放电在氩气保护环境中进行，制备第一W单层的放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容为20-100µF，放电电压为50-150V；
制备WC-Co单层的放电电极采用3-5mm直径的WC-Co棒，放电电容为50-100µF，放电电压为10-200V。
本发明解决上述技术问题所提供的另一主题的技术方案的优选为：步骤四中，在水中进行制备所述W2O3单层，放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容为20-100µF，放电电压为50-150V；在氩气保护环境中制备第二W单层，放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容为20-100µF，放电电压为50-150V。
与现有技术相比，本发明的优点主要有：
1、将W和WC-Co涂层进行复合，构建金属-碳化物多层耐磨涂层，使涂层具有比常规陶瓷涂层更佳的韧性和耐磨性。
2、利用W2O3涂层自润滑特性，构建W-W2O3多层涂层，不但具有高自润滑特性，而且具有高韧性，避免了磨损过程中导致的涂层开裂问题。
3、纯W金属结合层的使用可以形成成分梯度，提高基体和涂层的结合力，使涂层在模具钢上具有更好的适应性。
4、在水中进行W2O3涂层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。
5、与常规电镀和化学镀技术相比，采用电火花沉积将多种涂层材料进行复合并在大气环境中进行制备，制备出冶金结合的涂层，避免高低温冲击时导致的涂层脱落，拓宽了电火花沉积技术的应用范围，实现了在压铸模具表面处理中的应用。
附图说明
以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
图1为压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的示意图；
图2为压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层表面形貌图。
附图标记：
压铸模具1；结合层2；耐磨耐冲蚀层3；WC-Co单层31；第一W单层32；W2O3单层41；第二W单层42；抗黏附层4。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可能不再对其进行进一步定义和解释。
实施例一到五，提供了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，并相应提供了附着于铝压铸模具表面的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。实施例一到五的各实施例之间主要是工艺参数的调整，以及复合涂层各层的厚度差异。以下具体进行阐释。
实施例一
本实施例提供了如图1所示的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具（1）表面进行除油处理，从而提高模具表面清洁度，有利于结合层的沉积和冶金化。
步骤二、在氩气保护环境中，在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层(2)，电火花放电的放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为20µF，放电电压为50V。此步骤形成的结合层的晶粒尺度为3微米，纯W金属层的厚度控制在3微米。纯W金属层的制备使得压铸模具基底和后续沉积的复合涂层之间形成成分梯度，提高基体和涂层的结合力，使涂层在模具钢上具有更好的适应性。
步骤三、继续在氩气保护环境中，在结合层(2)外采用电火花放电方式制备逐层制备WC-Co单层(31)和第一W单层(32)，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜作为耐磨耐冲蚀层(3)。
制备第一W单层的放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为20µF，放电电压为50V；制备WC-Co单层的放电电极采用3mm直径的WC-Co棒，放电电容为50µF，放电电压为10V。WC-Co单层厚度为1微米，第一W单层厚度也为1微米，周期为5，W/WC-Co合金复合多层膜的厚度为10微米。
步骤三中将W和WC-Co进行复合，构建金属-碳化物多层耐磨涂层作为耐磨耐冲蚀层(3)，使涂层具有比常规陶瓷涂层更佳的韧性和耐磨性。
步骤四、在耐磨耐冲蚀层(3)外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层(41)和第二W单层(42)，进而形成W-W2O3复合多层膜作为抗黏附层(4)。
W2O3单层的制备在水中进行，放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为20µF，放电电压为50V。在水中进行W2O3单层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。
而第二W单层在氩气保护环境中制备，放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为20µF，放电电压为50V。W2O3单层厚度为1微米，第二W单层厚度也为1微米，周期为5，W-W2O3复合多层膜厚度为10微米。步骤四制备的涂层，充分利用W2O3涂层自润滑特性，构建W/W2O3多层涂层，不但具有高自润滑特性，而且具有高韧性，避免了磨损过程中导致的涂层开裂问题。
和传统的PVD和CVD方法相比，本实施例采用的制备方法实施更为简单。一般PVD方法需要真空系统，不能进行现场的修复和涂层。CVD方法则是需要高温，会使模具变形。而本实施例采用的电火花沉积方法可以在大气中进行，其制备过程不需要高温，也不需要真空系统，所以其制备过程可以在现场进行，相比其它方法具有明显优势。此外电火花沉积方法只需要将沉积材料做成电极，更换材料容易，可以进行多种材料的制备。通过采用电火花沉积可以制备出冶金结合的涂层，避免高低温冲击时导致的涂层脱落。
通过上述技术方案的制备，如图1所示，在铝压铸模具表面形成一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。从图1中可以看出，涂层结构上存在成分梯度和硬度梯度，降低了涂层的应力，增加了涂层的韧性，可沉积较厚的复合涂层。其具体包括采用电火花放电方式在压铸模具(1)表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层。W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层(2)、耐磨耐冲蚀层(3)和抗黏附层(4)。结合层(2)为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层(3)为W/WC-Co合金复合多层膜，抗黏附层(4)为W-W2O3复合多层膜。
本实施例中，耐磨耐冲蚀层(3)包括交替的第一W单层(32)和WC-Co单层(31)。第一W单层厚为1微米，WC-Co单层厚度为1微米。抗黏附层(4)包括交替的第二W单层(42)和W2O3单层(41），抗黏附层(4)以W2O3层为W-W2O3复合多层膜的最内层。第二W单层厚度为1微米，W2O3单层厚度为1微米，结合层(2)的晶粒尺度为3微米，厚度为3微米，耐磨耐冲蚀层厚度为10微米，抗黏附层的厚度为10微米。
图2为压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层表面形貌图，从图2中可以看出涂层表面具有一定的粗糙形貌，为典型的电火花放电特征。
本实施例，采用多层结构和梯度结构来改善涂层的性能，使其具有优异的抗腐蚀和抗冲蚀以及抗黏附能力。采用梯度结构主要是降低涂层的内应力，避免涂层和压铸模具基体在使用时由于膨胀系数的差别产生剥落导致失效。采用多层结构的目的主要是为了提高涂层的韧性，避免受到冲击时或者高低温膨胀时开裂。此外多层结构还可以提高涂层的硬度，可以提高复合涂层的耐磨性。将W和WC-Co以及W和W2O3形成多层膜，不但可以发挥金属和陶瓷的各自优势，还可以将两者优势进行结合，实现高硬度高韧性高自润滑的功能。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上，对制备的参数以及各层的厚度进行调整。以下仅对本实施例与实施例一不同之处进行阐述，相同部分不再进行累述。
本实施例提供了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具表面进行除油处理，从而提高模具表面清洁度，有利于结合层的沉积和冶金化。
步骤二、在氩气保护环境中，在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层，电火花放电的放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V。此步骤形成的结合层的晶粒尺度为5微米，纯W金属层的厚度控制在10微米。
步骤三、继续在氩气保护环境中，在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备WC-Co单层和第一W单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜。制备第一W单层的放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V；制备WC-Co单层的放电电极采用5mm直径的WC-Co棒，放电电容为100µF，放电电压为200V。WC-Co单层厚度为4微米，第一W单层厚度为2微米，周期为5，W/WC-Co合金复合多层膜的厚度为30微米。
步骤四、在耐磨耐冲蚀层外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜作为抗黏附层。W2O3单层的制备在水中进行，放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V。在水中进行W2O3单层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。而第二W单层在氩气保护环境中制备，放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V。W2O3单层厚度为3微米，第二W单层厚度为2微米，周期为4，W-W2O3复合多层膜厚度为20微米。
通过上述技术方案的制备，在铝压铸模具表面形成一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。其具体包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层。W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层。结合层为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，抗黏附层为W-W2O3复合多层膜。
本实施例中，耐磨耐冲蚀层包括交替的第一W单层和WC-Co单层，耐磨耐冲蚀层以WC-Co单层为W/WC-Co合金复合多层膜的最内层，以第一W单层为W/WC-Co合金复合多层膜的最外层。第一W单层厚为2微米，WC-Co单层厚度为4微米。抗黏附层包括交替的第二W单层和W2O3单层，抗黏附层以W2O3层为W-W2O3复合多层膜的最内层。第二W单层厚度为2微米，W2O3单层厚度为3微米，结合层的晶粒尺度为5微米，厚度为10微米，耐磨耐冲蚀层厚度为30微米，抗黏附层的厚度为20微米。
实施例三
本实施例是在实施例一的基础上，对制备的参数以及各层的厚度进行调整。以下仅对本实施例与实施例一不同之处进行阐述，相同部分不再进行累述。
本实施例提供了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具表面进行除油处理，从而提高模具表面清洁度，有利于结合层的沉积和冶金化。
步骤二、在氩气保护环境中，在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层，电火花放电的放电电极采用4mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V。此步骤形成的结合层的晶粒尺度为4微米，纯W金属层的厚度控制在6微米。
步骤三、继续在氩气保护环境中，在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备WC-Co单层和第一W单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜。制备第一W单层的放电电极采用4mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V；制备WC-Co单层的放电电极采用4mm直径的WC-Co棒，放电电容为80µF，放电电压为120V。WC-Co单层厚度为3微米，第一W单层厚度为2微米，周期为4，W/WC-Co合金复合多层膜的厚度为20微米。
步骤四、在耐磨耐冲蚀层外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜作为抗黏附层。W2O3单层的制备在水中进行，放电电极采用4mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V。在水中进行W2O3单层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。而第二W单层在氩气保护环境中制备，放电电极采用4mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V。W2O3单层厚度为2微米，第二W单层厚度为2微米，周期为4，W-W2O3复合多层膜厚度为16微米。
通过上述技术方案的制备，在铝压铸模具表面形成一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。其具体包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层。W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层。结合层为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，抗黏附层为W-W2O3复合多层膜。
本实施例中，耐磨耐冲蚀层包括交替的第一W单层和WC-Co单层，耐磨耐冲蚀层以WC-Co单层为W/WC-Co合金复合多层膜的最内层，以第一W单层为W/WC-Co合金复合多层膜的最外层。第一W单层厚为2微米，WC-Co单层厚度为3微米。抗黏附层包括交替的第二W单层和W2O3单层，抗黏附层以W2O3层为W-W2O3复合多层膜的最内层。第二W单层厚度为2微米，W2O3单层厚度为2微米，结合层的晶粒尺度为4微米，厚度8微米，耐磨耐冲蚀层厚度为20微米，抗黏附层的厚度为16微米。
实施例四
本实施例是在实施例一的基础上，对制备的参数以及各层的厚度进行调整。以下仅对本实施例与实施例一不同之处进行阐述，相同部分不再进行累述。
本实施例提供了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具表面进行除油处理，从而提高模具表面清洁度，有利于结合层的沉积和冶金化。
步骤二、在氩气保护环境中，在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层，电火花放电的放电电极采用4mm直径的纯钨棒，放电电容为90µF，放电电压为100V。此步骤形成的结合层的晶粒尺度为4.5微米，纯W金属层的厚度控制在7微米。
步骤三、继续在氩气保护环境中，在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备第一W单层和WC-Co单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜。制备第一W单层的放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V；制备WC-Co单层的放电电极采用5mm直径的WC-Co棒，放电电容为50µF，放电电压为50V。WC-Co单层厚度为3微米，第一W单层厚度为1.5微米，W/WC-Co合金复合多层膜的厚度为15微米。
步骤四、在耐磨耐冲蚀层外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜作为抗黏附层。W2O3单层的制备在水中进行，放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V。在水中进行W2O3单层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。而第二W单层在氩气保护环境中制备，放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为60V。W2O3单层厚度为2微米，第二W单层厚度为4微米，W-W2O3复合多层膜厚度为16微米。
通过上述技术方案的制备，在铝压铸模具表面形成一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。其具体包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层。W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层。结合层为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，抗黏附层为W-W2O3复合多层膜。
本实施例中，耐磨耐冲蚀层包括交替的第一W单层和WC-Co单层，第一W单层厚为1.5微米，WC-Co单层厚度为3微米。抗黏附层包括交替的第二W单层和W2O3单层，抗黏附层以第二W单层为W-W2O3复合多层膜的最内层。第二W单层厚度为4微米，W2O3单层厚度为2微米，结合层的晶粒尺度为4.5微米，厚度7微米，耐磨耐冲蚀层厚度为15微米，抗黏附层的厚度为16微米。
实施例五
本实施例是在实施例一的基础上，对制备的参数以及各层的厚度进行调整。以下仅对本实施例与实施例一不同之处进行阐述，相同部分不再进行累述。
本实施例提供了一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在室温条件下，对压铸模具表面进行除油处理，从而提高模具表面清洁度，有利于结合层的沉积和冶金化。
步骤二、在氩气保护环境中，在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层，电火花放电的放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为100V。此步骤形成的结合层的晶粒尺度为4微米，纯W金属层的厚度控制在6微米。
步骤三、继续在氩气保护环境中，在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备第一W单层和WC-Co单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜。制备第一W单层的放电电极采用5mm直径的纯钨棒，放电电容为70µF，放电电压为90V；制备WC-Co单层的放电电极采用4mm直径的WC-Co棒，放电电容为60µF，放电电压为60V。WC-Co单层厚度为2.5微米，第一W单层厚度为1.5微米，W/WC-Co合金复合多层膜的厚度为20微米。
步骤四、在耐磨耐冲蚀层外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜作为抗黏附层。W2O3单层的制备在水中进行，放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为80µF，放电电压为60V。在水中进行W2O3单层的制备，不但可以实现涂层的低应力，而且可以实现将W原位氧化制备自润滑涂层的要求。而第二W单层在氩气保护环境中制备，放电电极采用3mm直径的纯钨棒，放电电容为100µF，放电电压为150V。W2O3单层厚度为1.5微米，第二W单层厚度为3微米，W-W2O3复合多层膜厚度为18微米。
通过上述技术方案的制备，在铝压铸模具表面形成一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层。其具体包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层。W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层。结合层为纯W金属层，耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，抗黏附层为W-W2O3复合多层膜。
本实施例中，耐磨耐冲蚀层包括交替的第一W单层和WC-Co单层。第一W单层厚为1.5微米，WC-Co单层厚度为2.5微米。抗黏附层包括交替的第二W单层和W2O3单层。第二W单层厚度为3微米，W2O3单层厚度为1.5微米。结合层的晶粒尺度为4微米，厚度6微米，耐磨耐冲蚀层厚度为20微米，抗黏附层的厚度为18微米。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层，其特征在于：
包括采用电火花放电方式在压铸模具表面制备的W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层；所述W/WC-Co/W2O3金属陶瓷复合梯度层包括结合层、耐磨耐冲蚀层和抗黏附层；所述结合层为纯W金属层，所述耐磨耐冲蚀层为W/WC-Co合金复合多层膜，所述抗黏附层为W-W2O3复合多层膜;
所述耐磨耐冲蚀层包括交替层叠的第一W单层和WC-Co单层，所述耐磨耐冲蚀层的厚度范围为10-30微米;
所述第一W单层的厚度范围为1-2微米，所述WC-Co单层的厚度范围为1-4微米;
所述抗黏附层包括交替层叠的第二W单层和W2O3单层，所述抗黏附层的厚度范围为10-20微米;所述第二W单层的厚度范围为1-2微米，所述W2O3单层的厚度范围为1-3微米;
所述结合层的晶粒尺度范围为3-5微米，所述结合层的厚度范围为3-10微米。
2.根据权利要求1所述的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、对压铸模具表面进行除油处理；
步骤二、在压铸模具表面采用电火花放电方式制备纯W金属层作为结合层；
步骤三、在所述结合层外采用电火花放电方式逐层交替制备WC-Co单层和第一W单层，进而形成W/WC-Co合金复合多层膜作为耐磨耐冲蚀层；
步骤四、在结合层外采用电火花放电方式制备逐层制备W2O3单层和第二W单层，进而形成W-W2O3复合多层膜。
3.根据权利要求2所述的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：
步骤二在氩气保护环境中进行，电火花放电的放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容的范围为20-100µF，放电电压的范围为50-150V。
4.根据权利要求2所述的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：
步骤三在氩气保护环境中进行，制备第一W单层的放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容的范围为20-100µF，放电电压的范围为50-150V；
制备WC-Co单层的放电电极采用3-5mm直径的WC-Co棒，放电电容的范围为50-100µF，放电电压的范围为10-200V。
5.根据权利要求2所述的一种压铸模具用防铝液黏附抗冲蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：
步骤四中，在水中进行所述W2O3单层的制备，放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容的范围为20-100µF，放电电压的范围为50-150V；
在氩气保护环境中制备第二W单层，放电电极采用3-5mm直径的纯钨棒，放电电容的范围为20-100µF，放电电压的范围为50-150V。
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