模具钢TiAlN和TiAlSiN涂层的制备及性能

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_(2)O_(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。