覃 群 付泽钰 王天国

(湖北汽车工业学院材料科学与工程学院 湖北十堰 442002)

H13模具钢在较高温度时具有较好的强度、硬度和抗热疲劳性能，被广泛用作压铸模、热冲模等热作模具材料。表面硬度低及耐磨性较差，是H13模具钢失效的主要原因。模具性能的提高仅仅依靠基体提升是很困难的，而使用表面技术通过改变模具表面化学成分、相结构，就可以大幅度提升其表面性能，取得事半功倍的效果。目前，汽车模具制造企业对于模具钢的表面处理技术大多为表面淬火、渗碳/氮等，然而这些技术都存在渗氮层较薄、表面分布不均匀等问题[1-4]。多弧离子镀技术具有离化率大、生产效率高等特点，近年来广泛应用于材料表面改性，但在模具表面强化应用较少。表面渗氮-多弧离子镀硬质涂层技术，先对基体材料进行气体渗氮处理，制备的渗氮层可以提升基体材料的硬度且小于涂层的硬度，形成硬度梯度，在硬质涂层制备过程中起到支撑作用，提高硬质涂层与基体的结合强度。

CrN涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性能，被广泛应用于刀具、模具等工具上。 CrN涂层的最高抗高温氧化温度只有650 ℃，但随着现代工业的发展，模具的工作温度越来越高，CrN涂层的性能已经不能满足生产需求。CrAlN涂层是在CrN涂层中加入半径较小的Al原子，Al原子以固溶的方式替代一部分Cr原子形成的亚稳态的三元固溶体。在固溶强化、细晶强化作用下，CrAlN涂层的力学性能、抗氧化性能及耐腐蚀性能相较于CrN涂层都有很大提升[5-8]。……