工模具表面硬化涂层主要以TiN为主,各种技术制备TiN薄膜的研究很多,并已经投入工业应用。但是在一些具有特殊高性能要求的工模具中,由于涂层与基体的结合力不够,容易发生早期破坏。人们在对该薄膜的进一步研究主要集中在薄膜的多元化、多层化及双重处理来改善薄膜性能。等离子渗氮(PN)-物理气相沉积(PVD)是一项新的复合技术,引起了人们的广泛重视。离子氮化层表面沉积TiN膜的良好的结合力和耐磨性能对于当今薄膜材料的研究有重要意义,特别是弥补单层TiN薄膜的结合力有很好的效果。本文第一部分主要对采用多弧离子镀设备一体化制备PN+TiN复合膜的工艺进行了研究。研究表明,一体化制备PN+TiN复合膜的最佳工艺为:N2:H2流量比为3:2、渗氮时间为3 h、渗氮温度500℃、靶电流80 A、TiN沉积时间60 min。在此工艺下制备的PN+TiN薄膜TiN层的厚度为4μm,渗氮层约为8μm左右,结合力为45 N,硬度可达2200 HV0.05以上。本文第二部分将离子渗氮与PVD沉积TiN分开进行,主要研究了渗氮时间对PN+TiN复合膜性能及形貌的影响,并对单一TiN膜与PN+TiN复合膜的耐磨性做了对比研究。结果表明,对H13钢进行离子氮化后再沉积TiN薄膜,得到的薄膜硬度最高可达2292 HV0.05,膜/基结合力最高达48 N。微量磨损试验表明:PN+TiN复合膜的磨损减重量、摩擦系数和磨痕宽度均比单一TiN膜小,PN+TiN复合膜的耐磨性要优于单一TiN膜。本文最后对复合处理改善涂层硬度及结合力的机理进行了分析探讨。