一种冲压模具的超声清洗及其表面CrAlN涂层的制备的制作方法

一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备
技术领域
1.本发明属于高强度板冲压模具制备技术领域，具体涉及一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备。


背景技术：

2.cn101818321a公开了高硬度高弹性模量craln保护涂层及其制备方法，文件中指出底层是cr过渡层，厚度为400-600nm，外层是craln涂层，为致密的陶瓷涂层，厚度为2.2-2.9μm，所采用的的制备方法为溅射镀膜法。通过该方法获得高硬高韧的craln涂层。cn114645248a公开了一种表面抗咬合薄膜材料及其制备方法，文件中指出通过多弧离子镀的方法制备底层cr，过渡层crn以及cralbn功能层制得薄膜，从而解决航空中螺母粘结问题。cn113416926a公开了一种纳米多层结构过渡金属氮化物涂层及其制备方法和应用，通过多弧离子镀的方法制备craln涂层的叠层涂层从而改善双金属带锯条的切屑性能。
3.现有技术的缺点在于制备的craln涂层厚度较薄，基本在5μm以下，这主要是由于涂层的应力大，过厚的膜厚会导致涂层和基体之间出现崩碎，失去保护作用。然而应用于高强度冲压模具的涂层，涂层过薄的情况下，对模具所起到的保护作用不明显，因此需要设计者通过合理的涂层结构设计，来获得硬度高，韧性好，厚度足够的纳米涂层。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种硬度高、弹性模量高的冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备。
5.本发明通过涂层合理的结构设计，来获得一款应用于冲压模具的纳米涂层，该涂层的硬度高，韧性好，涂层与基体之间的结合力≥80n，涂层厚度可达10μm以上，仍有好的效果。而一般情况下，craln涂层厚度较薄，基本在5μm以下。
6.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种模具的craln涂层，包括：基体材料，以及结合于基体材料上的craln涂层；所述craln涂层包括结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，结合层结合于基体材料上，能量吸收层结合于结合层上，主要功能层结合于能量吸收层上，主要功能层中至少含有craln层和cral层的循环层；表面功能层结合于主要功能层上。本发明制备的craln涂层包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，由其结合形成高性能的craln涂层，其最主要在于主要功能层上循环层的设置，本发明中主要功能层至少由craln层和cral层循环沉积而成，而其中craln层和cral层循环沉积的次数，对其性能有影响，craln层和cral层循环沉积并非越多越好，而是在一定次数下具有最优的性能。
7.优选地，基体材料为冲压模具。
8.优选地，craln涂层厚度为6.4μm以上。
9.优选地，craln涂层厚度为10μm以上。
10.优选地，结合层厚度为0.4μm以上。
11.优选地，能量吸收层的厚度为2μm以上。
12.优选地，主要功能层的厚度为3μm以上。
13.优选地，表面功能层的厚度为1μm以上。
14.优选地，cr结合层的涂层厚度为400~800nm；能量吸收层的涂层厚度为2~4μm；主要功能层的涂层厚度为3~6μm；表面功能层的厚度为1~2μm。
15.主要功能层包括其中craln层和cral层的交替沉积，craln层和cral层沉积完成一次为一个调制周期，craln层和cral层的循环沉积层数为2-10层，即其调制周期为2-10。
16.一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，包括：在模具上通过多弧离子镀的方法沉积craln涂层，所述craln涂层包括结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，结合层结合于基体材料上，能量吸收层结合于结合层上，主要功能层结合于能量吸收层上，主要功能层中至少含有crn层和cral层的循环层；表面功能层结合于主要功能层上；模具经超声清洗。
17.优选地，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流110-130a，偏压700-900v，5-15s，然后偏压500-700v，5-15s，然后偏压300-500v，5-15s，然后偏压200-250v，500-700s。
18.优选地，能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气500-600sccm，气压设置为0.4-0.6pa，设置靶电流140-160a，偏压5-15v，7000-8000s；优选地，主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气700-800sccm，气压设置为3-5pa，设置靶电流为150-250a，偏压90-110v，时间500-700s；关闭氮气，保持其他设置参数不变，时间1000-1500s。
19.优选地，表面功能层的沉积中，在主要功能层沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气700-900sccm，气压设置为3-5pa，偏压为60-80v，设置靶电流为140-160a，镀膜时间3500-3700s。
20.优选地，冲压模具的清洗中，将冲压模具于清洗液超声清洗，烘干后，得到清洗后的冲压模具。清洗液包括丙酮。
21.优选地，冲压模具的预处理中，将清洗后的冲压模具置于多弧离子镀设备的真空炉中，然后抽真空至3
×
10-3
pa以下，升温至300~400℃，通入ar气，打开偏压电源，设置参数为120~150v，iet参数为40~60a，钨丝电流 50~70a，进行ar离子轰击，时间15~30min；然后通入n2，iet参数为50~70a，钨丝电流80~100a，偏压设置为40~100v，时间为120min；然后进行清靶，打开cr靶和cral靶，设置靶电流150a，偏压0v，清靶时间为2min，得到预处理后的冲压模具。
22.优选地，冲压模具的镀膜中，采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层。
23.更优选地，结合层的沉积中，打开cr靶，设置靶电流110-130a，偏压700-900v，5-15s，然后偏压500-700v，5-15s，然后偏压300-500v，5-15s，然后偏压200-250v，500-700s。
24.更优选地，能量吸收层的沉积中，打开cr靶，通入氮气500-600sccm，气压设置为0.4-0.6pa，设置靶电流140-160a，偏压5-15v，7000-8000s。
25.更优选地，主要功能层的沉积中，关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气700-800sccm，气压设置为3-5pa，设置靶电流为150-250a，偏压90-110v，时间500-700s；关闭氮气，保持其他设置参数不变，时间1000-1500s。主要功能层循环沉积多次。
26.更优选地，主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气700-800sccm，气压设置为3-5pa，设置靶电流为150-250a，偏压90-110v，时间500-700s沉积craln层；关闭cral靶，打开cr靶，通入氮气500-700sccm，气压设置为0.4-0.6pa，设置靶电流140-160a，偏压5-15v，时间40-60s沉积crn层；关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为3-5pa，设置靶电流为150-250a，偏压90-110v，时间40-60s沉积cral层；循环沉积crn层和cral层多次。本发明中主要功能层由craln层、crn层和cral层循环沉积而成，而其中craln层后由crn层和cral层循环沉积构成一个调制周期，然后再对craln层、crn层和cral层进行调制周期的循环沉积，按本发明这一方法制备得到的最终的craln涂层的硬度高，弹性模量高。
27.更优选地，表面功能层的沉积中，在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气700-900sccm，气压设置为3-5pa，偏压为60-80v，设置靶电流为140-160a，镀膜时间3500-3700s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
28.目前针对模具在高强度钢板加工一块，或许td处理能达到同样的效果，但是由于td处理温度高，模具易变形，且渗层也存在一定的不稳定因素，如在处理的过程中，模具开裂，渗层往钢材里难渗透，组织粗大导致脆性高等问题。而本发明方法成功克服上述问题。
29.本发明由于采用了冲压模具作为基材，基材用渗氮的方式进行硬化，提高基材的承载力，避免蛋壳效应；涂层中第一层为结合层，结合层确保整个基材和涂层的附着力，第二层为结构相对疏松的能量吸收层，当来自外界的高强度压力时，可对应力进行吸收和转移，类似于“海绵弹性”的效果，第三层为主要功能层，主要功能层承接大部分来自外界的冲击应力，第四层为表面功能层，表面功能层是一个高硬度的表层，来抵抗与加工材料的磨损。因而具有如下有益效果：本发明制备得到的craln涂层的硬度高，弹性模量高。因此，本发明是一种硬度高、弹性模量高的冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备。
附图说明
30.图1为craln涂层示意图；图2为craln涂层形貌图；图3为硬度图；图4为弹性模量图。
31.附图标号：1-基体材料，2-主要功能层的craln涂层，21-主要功能层的cral层，22-能量吸收层，23-结合层，24-craln层，25-表面功能层。
具体实施方式
32.以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：本发明中craln涂层为模具外薄膜涂层的概括性概念，其与craln层的含义并不相同，本发明中调制周期是指循环周期，本发明中大的循环单元中存在小的循环单元，调制周期的概念是为了更好区分，在未使用小循环单元时，1个循环沉积即为完成一个最小循环单元。
33.本发明的实施方式中使用的冲压模具作为基体材料，冲压模具的材质为dc53。冲压模具还可以使用其他材质。
34.本发明的实施方式中，冲压模具的尺寸为25
×
25
×
6mm。冲压模具还可以设置成其他尺寸。
35.实施例1：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，冲压模具的清洗：将冲压模具于清洗液超声清洗，烘干后，得到清洗后的冲压模具。清洗液为丙酮。
36.冲压模具的预处理：将清洗后的冲压模具置于多弧离子镀设备的真空炉中，然后抽真空至3
×
10-3
pa以下，升温至400℃，通入ar气，打开偏压电源，设置参数为130v，iet参数为50a，钨丝电流60a，进行ar离子轰击，时间20min；然后通入n2，iet参数为60a，钨丝电流90a，偏压设置为80v，时间为120min；然后进行清靶，打开cr靶和cral靶，设置靶电流150a，偏压0v，清靶时间为2min，得到预处理后的冲压模具。
37.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间600s；关闭氮气，保持其他设置参数不变，时间1200s。主要功能层循环沉积1次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
38.本实施例制备得到的冲压模具的craln涂层示意图如图1所示。
39.实施例2：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积2次。
40.实施例3：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积3次。
41.实施例4：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积4次。
42.实施例5：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积5次。
43.实施例6：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，
不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积6次。
44.实施例7：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积7次。
45.实施例8：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，冲压模具的镀膜中，主要功能层循环沉积9次。
46.实施例9：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于冲压模具的镀膜。
47.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间600s沉积craln层；关闭cral靶，打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，时间50s沉积crn层；关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间50s沉积cral层；循环沉积crn层和cral层12次。主要功能层循环沉积1次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
48.实施例10：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例3相比，不同之处在于冲压模具的镀膜。
49.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间600s沉积craln层；关闭cral靶，打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，时间50s沉积crn层；关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间50s沉积cral层；循环沉积crn层和cral层12次。主要功能层循环沉积3次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，
气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
50.实施例11：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例5相比，不同之处在于冲压模具的镀膜。
51.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间600s沉积craln层；关闭cral靶，打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，时间50s沉积crn层；关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间50s沉积cral层；循环沉积crn层和cral层12次。主要功能层循环沉积5次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
52.对比例1：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例3相比，不同之处在于冲压模具的镀膜。
53.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间1800s。主要功能层循环沉积3次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
54.对比例2：一种冲压模具的超声清洗及其表面craln涂层的制备，本实施例与实施例3相比，不同之处在于冲压模具的镀膜。
55.冲压模具的镀膜：采用多弧离子镀的方法对预处理后的冲压模具进行沉积craln涂层。craln涂层的沉积中，包括了结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，其中，结合层位于冲压模具表面，在结合层上沉积能量吸收层，在能量吸收层上沉积主要功能层，主
要功能层可循环沉积，依所需要循环次数进行沉积之后，在最外层沉积表面功能层；craln涂层制备步骤中，结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流120a，偏压800v，10s，然后偏压600v，10s，然后偏压400v，10s，然后偏压230v，600s；能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气600sccm，气压设置为0.5pa，设置靶电流150a，偏压10v，7200s；主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，关闭氮气，气压设置为4pa，设置靶电流为200a，偏压100v，时间1800s。主要功能层循环沉积5次；表面功能层的沉积：在上步沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气800sccm，气压设置为4pa，偏压为70v，设置靶电流为150a，镀膜时间3600s。沉积结束后，得到冲压模具的craln涂层。
56.试验例：电镜表征本发明实施例5制备得到的冲压模具的craln涂层的表面形貌如图2所示，其涂层表面略显粗糙，涂层的表面存在颗粒和小孔。
57.硬度表征本发明方法制备得到的冲压模具的craln涂层的硬度如图3所示，其中，s1为实施例1，s2为实施例2，s3为实施例3，s4为实施例4，s5为实施例5，s6为实施例6，s7为实施例7，s8为实施例8，s9为实施例9，s10为实施例10，s11为实施例11，d1为对比例1，d2为对比例2，本发明首先在冲压模具上沉积上结合层，结合层为cr层；然后在结合层之上沉积能量吸收层，能量吸收层为crn层；再然后在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层由craln层和cral层的循环沉积构成，cral层的沉积时间为craln层的沉积时间的2倍，然后由craln层和cral层循环沉积至少两个周期，然后在最外层沉积表面功能层，表面功能层为craln层，按上述沉积方式得到craln涂层，本发明方法制备涂层中，冲压模具作为基材，基材用渗氮的方式进行硬化，提高基材的承载力，避免蛋壳效应；涂层中第一层为结合层，结合层确保整个基材和涂层的附着力，第二层为结构相对疏松的能量吸收层，当来自外界的高强度压力时，可对应力进行吸收和转移，类似于“海绵弹性”的效果，第三层为主要功能层，主要功能层承接大部分来自外界的冲击应力，第四层为表面功能层，表面功能层是一个高硬度的表层，来抵抗与加工材料的磨损。本发明中主要功能层与表面功能层的结合，使craln涂层的硬度更高，提高了craln涂层的性能，表明主要功能层的层级结构与表面功能层具好优异的结合性能，而通过测试，发现主要功能层中craln层和cral层循环沉积至五个周期时，得到的craln涂层硬度大大提高，而当主要功能层中craln层和cral层循环沉积超过五个周期时，主要功能层与表面功能层的结合效果变弱，导致craln涂层硬度有所下降，在对主要功能层研究时，在沉积完craln层后，可以沉积成crn层与cral层，然后由crn层和cral层进行循环沉积，循环沉积中crn层和cral层的沉积时间较短，使crn层和cral层的总沉积时间达到一定时间后，然后按craln层、crn层与cral层的沉积方式进行循环沉积，得到一种craln涂层，所得craln涂层的硬度更高，具有更佳的效果。而主要功能层仅沉积cral层时，由结合层、能量吸收层、cral层的主要功能层与表面功能层形成的craln涂层的硬度减弱。
58.弹性模量表征本发明方法制备得到的冲压模具的craln涂层的弹性模量如图4所示，其中，s1为实施例1，s2为实施例2，s3为实施例3，s4为实施例4，s5为实施例5，s6为实施例6，s7为实施例7，s8为实施例8，s9为实施例9，s10为实施例10，s11为实施例11，d1为对比例1，d2为对比
例2，本发明首先在冲压模具上沉积上结合层，结合层为cr层；然后在结合层之上沉积能量吸收层，能量吸收层为crn层；再然后在能量吸收层上沉积主要功能层，主要功能层由craln层和cral层的循环沉积构成，cral层的沉积时间为craln层的沉积时间的2倍，然后由craln层和cral层循环沉积至少两个周期，然后在最外层沉积表面功能层，表面功能层为craln层，按上述沉积方式得到craln涂层，本发明方法制备涂层中，冲压模具作为基材，基材用渗氮的方式进行硬化，提高基材的承载力，避免蛋壳效应；涂层中第一层为结合层，结合层确保整个基材和涂层的附着力，第二层为结构相对疏松的能量吸收层，当来自外界的高强度压力时，可对应力进行吸收和转移，类似于“海绵弹性”的效果，第三层为主要功能层，主要功能层承接大部分来自外界的冲击应力，第四层为表面功能层，表面功能层是一个高硬度的表层，来抵抗与加工材料的磨损。本发明中主要功能层与表面功能层的结合，使craln涂层的弹性模量更高，提高了craln涂层的性能，表明主要功能层的层级结构与表面功能层具好优异的结合性能，而通过测试，发现主要功能层中craln层和cral层循环沉积至五个周期时，得到的craln涂层弹性模量大大提高，而当主要功能层中craln层和cral层循环沉积超过五个周期时，主要功能层与表面功能层的结合效果变弱，导致craln涂层弹性模量有所下降，在对主要功能层研究时，在沉积完craln层后，可以沉积成crn层与cral层，然后由crn层和cral层进行循环沉积，循环沉积中crn层和cral层的沉积时间较短，使crn层和cral层的总沉积时间达到一定时间后，然后按craln层、crn层与cral层的沉积方式进行循环沉积，得到一种craln涂层，所得craln涂层的弹性模量更高，具有更佳的效果。而主要功能层仅沉积cral层时，由结合层、能量吸收层、cral层的主要功能层与表面功能层形成的craln涂层的弹性模量减弱。
59.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

技术特征：
1.一种模具的craln涂层，包括：基体材料，以及结合于基体材料上的craln涂层；所述craln涂层包括结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，结合层结合于基体材料上，能量吸收层结合于结合层上，主要功能层结合于能量吸收层上，主要功能层中至少含有craln层和cral层的循环层；表面功能层结合于主要功能层上。2.根据权利要求1所述的一种模具的craln涂层，其特征是：所述基体材料为冲压模具。3.根据权利要求1所述的一种模具的craln涂层，其特征是：所述craln涂层厚度为6.4μm以上；或，craln涂层厚度为10μm以上。4.根据权利要求1所述的一种模具的craln涂层，其特征是：所述能量吸收层的涂层厚度为2~4μm；或，表面功能层的厚度为1~2μm。5.根据权利要求1所述的一种模具的craln涂层，其特征是：所述主要功能层的厚度为3μm以上；或，主要功能层的涂层厚度为3~6μm。6.一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，包括：在模具上通过多弧离子镀的方法沉积craln涂层，所述craln涂层包括结合层、能量吸收层、主要功能层和表面功能层，结合层结合于基体材料上，能量吸收层结合于结合层上，主要功能层结合于能量吸收层上，主要功能层中至少含有crn层和cral层的循环层；表面功能层结合于主要功能层上；所述模具经超声清洗。7.根据权利要求6所述的一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，其特征是：所述结合层的沉积：打开cr靶，设置靶电流110-130a，偏压700-900v，5-15s，然后偏压500-700v，5-15s，然后偏压300-500v，5-15s，然后偏压200-250v，500-700s。8.根据权利要求6所述的一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，其特征是：所述能量吸收层的沉积：打开cr靶，通入氮气500-600sccm，气压设置为0.4-0.6pa，设置靶电流140-160a，偏压5-15v，7000-8000s。9.根据权利要求6所述的一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，其特征是：所述主要功能层的沉积：关闭cr靶，打开cral靶，通入氮气700-800sccm，气压设置为3-5pa，设置靶电流为150-250a，偏压90-110v，时间500-700s；关闭氮气，保持其他设置参数不变，时间1000-1500s。10.根据权利要求6所述的一种应用于超声清洗后的冲压模具表面craln涂层的制备方法，其特征是：所述表面功能层的沉积中，在主要功能层沉积的基础上，打开cral靶，通入氮气700-900sccm，气压设置为3-5pa，偏压为60-80v，设置靶电流为140-160a，镀膜时间3500-3700s。

技术总结
本发明公开了一种冲压模具的超声清洗及其表面CrAlN涂层的制备，属于高强度板冲压模具制备技术领域，具体涉及采用了冲压模具作为基材，基材用渗氮的方式进行硬化，提高基材的承载力，避免蛋壳效应；涂层中第一层为结合层，结合层确保整个基材和涂层的附着力，第二层为结构相对疏松的能量吸收层，当来自外界的高强度压力时，可对应力进行吸收和转移，类似于“海绵弹性”的效果，第三层为主要功能层，主要功能层承接大部分来自外界的冲击应力，第四层为表面功能层，表面功能层是一个高硬度的表层，来抵抗与加工材料的磨损。抵抗与加工材料的磨损。抵抗与加工材料的磨损。


技术研发人员：贺林青 李庆超 沈学忠
受保护的技术使用者：纳狮新材料有限公司 东莞瀚晶纳米材料有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/12