镁合金压铸模用H13钢表面电弧离子镀膜的研究

摘要

镁合金压铸是一个高温、高压、高速的过程，它要求镁合金压铸模具有抗冲击、抗高温氧化、抗热疲劳等性能。镁合金压铸用H13钢在使用过程中，常会出现表面粘模、冲击融损等失效形式。因此，需要对模具进行表面改性处理。电弧离子镀技术作为一种表面处理技术，具有环境污染小、离化率高、镀覆速度快、镀膜质量高等特点，是目前技术较先进、应用范围较广的镀膜技术之一。
　　 本文通过对预氮化和未氮化H13钢表面镀膜的形貌、相组成、显微硬度、膜基结合力和抗高温氧化性能方面的分析，得到如下结论：
　　 1.预氮化处理对TiN薄膜性能的影响。与TiN/未氮化H13钢相比，TiN/预氮化H13钢表面光滑致密少有大颗粒出现；表面显微硬度有所提高，由1031.4HV0.025提高到1073.8HV0.025；膜基结合力也有较大提高，由44N提高到78N，提高了近一倍；抗高温氧化能力未有较大变化。
　　 2.预氮化处理对CrN薄膜性能的影响。与CrN/未氮化H13钢相比，CrN/预氮化H13钢表面光滑致密少有大颗粒出现；表面显微硬度有较大提高，由1092.8HV0.025提高到1351.6HV0.025；膜基结合力也有较大提高，由18N提高到62N，提高了2倍多；抗高温氧化能力未有较大变化。
　　 3.CrAlN薄膜表面的颗粒较大且呈蜂窝状，显微硬度较大，可达1895.5HV0.025；膜基结合力也较大，达到62N；经过6h、12h、18h的高温氧化处理后，镀膜的XRD曲线变化不大，几乎趋于一致，说明CrAlN薄膜没有新的物质生成，具有较好的抗高温氧化能力。
　　 总之，H13钢的预先氮化处理显著提高了电弧离子镀膜的综合性能；CrAlN薄膜由于Al的加入，其镀膜质量较CrN薄膜也有了明显的提高；电弧离子镀对H13钢的表面性能有较大的改善，能够降低模具的失效损失，提高模具的使用寿命，因此具有广泛的应用前景。