模具钢TiAlN和TiAlSiN涂层的制备及性能

作者：路筱歆; 胡树兵^*; 姚南; 成永健

来源：材料热处理学报, 2022, 43(04): 146-155.

DOI：10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0644

• 模具钢
• 高功率脉冲磁控溅射
• TiAlN涂层
• TiAlSiN涂层

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在H13(4Cr5MoSiV1)热作模具钢和Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiAlN和TiAlSiN涂层。通过X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪和电化学工作站等分析了TiAlN和TiAlSiN涂层的微观结构、形貌和综合性能。结果表明：涂层表面较平整致密，截面无明显裂纹、孔洞等缺陷。TiAlN和TiAlSiN涂层的主要相结构均为TiN,涂层和基体结合较紧密，膜基之间存在元素互扩散。在残余应力的作用下Si元素的加入使TiAlSiN涂层结合力弱于TiAlN涂层。涂层提高了基体的耐蚀性，在3.5%NaCl溶液中涂层的自腐蚀电位相对于基体均正移，与基体相比，TiAlN涂层的自腐蚀电流密度降低了一个数量级，TiAlSiN涂层的自腐蚀电流密度降低了两个数量级，耐蚀性优于TiAlN涂层。涂层腐蚀机制主要是点蚀。涂层大幅降低了H13钢基体的氧化增重速率，TiAlSiN涂层中形成的SiO_2和Al_2O_3共同组成阻氧膜层，进一步提高了基体的抗高温氧化性能。

• 单位
  华中科技大学; 材料成形与模具技术国家重点实验室