随着汽车工业的迅速发展，相应的汽车配套零部件的需求也在日益增加，其中，汽车冷冲件的质量和成本在很大程度上取决于模具的质量和寿命。Cr12MoV冷作模具钢虽然具有良好的耐磨性，但仍易因磨损而发生失效。因此有必要利用表面处理技术来提高模具摩擦磨损性能，以降低产品成本和提高冷冲件质量。近年来，物理气相沉积(PVD)技术以工艺温度低、可镀覆材料种类多等优点吸引了研究者的广泛关注。如耐磨硬涂层(TiN，DLC)和自润滑涂层(Graphit-iC，MoS2)，由于独特的高硬度或自润滑特性，有望应用于冷作模具。然而，由于模具工作条件的复杂性，以及涂层和基体结合强度的强烈影响，有关这方面的报道还较少(尤其自润滑涂层)。鉴于此，本文针对冷冲“控制臂翻边凸模”，采用溅射靶材表面等离子体密度高、涂层均匀且结合力强的非平衡磁控溅射技术，在冷作模具钢Cr12MoV表面沉积Ti/TiN、Cr/DLC、Graphit-iC、Ti/MoS2涂层，测定和研究涂层的表面性能和摩擦磨损性能。 本文主要实验内容：1)用ANSYS有限元分析软件对冷冲“控制臂翻边凸模”在实际工矿条件下进行仿真计算获得模具应力分布云图；2)在冷作模具钢Cr12MoV表面沉积Ti/TiN、Cr/DLC、Graphit-iC、Ti/MoS2涂层；3)采用OM、SEM、XRD、Raman光谱、显微硬度和划痕试验观察、分析和测定所沉积的涂层表面和横截面形貌、相结构、显微硬度和承载能力以及涂层与基体的的结合状况；(4)采用在油润滑条件下冲击式滑动磨损试验研究所沉积的涂层磨损行为与耐磨性。 实验结果表明：(1)非平衡磁控溅射所制备的Ti/TiN、Cr/DLC、Graphit-iC和Ti/MoS2涂层表面均匀、光滑、致密。其中Ti/TiN涂层呈典型的柱状形貌，包含TiN和Ti2N相，且TiN在(111)晶面呈较强的择优取向；而Cr/DLC和Graphit-iC涂层以sp2与sp3混合结构为主；Ti/MoS2涂层为非晶态或存在有极其微小的晶体。涂层厚度分别约为3μm、1.7μm、2μm和1.2μm。 (2)Ti/TiN、Cr/DLC和Graphite-iC涂层显著地提高了Cr12MoV钢的表面硬度和表面承载能力，而不降低材料整体硬度，涂层与Cr12MoV钢基体的结合强度较高，划痕临界载荷高于60N，尤其是双重处理(低温离子氮化和PVD)涂层。10N载荷作用时，双重处理Ti/TiN涂层压痕表面出现少量巢状裂纹，Cr/DLC涂层未出现裂纹，Graphite-iC涂层有稍微巢状裂纹。双重处理Ti/TiN和Graphite-iC划痕表面未出现任何涂层失效形貌，摩擦系数分别为0.15和0.08。Cr/DLC涂层在高载荷区(～60N)划痕表面出现极其轻微的半圆形拉伸裂纹，摩擦系数为0.1。这些主要归因于高的基体硬度、过渡层缓和了界面处应力的不连续性以及韧性好的涂层。 (3)硬、韧和低摩擦系数的硬涂层(Ti/TiN、Cr/DLC)大幅度提高了Cr12MoV钢的耐磨性。经6h磨损后，单一处理Ti/TiN和Cr/DLC后试样的磨损率是未经表面处理的21％和24％，双重处理Ti/TiN和Cr/DLC后试样的磨损率是未表面处理的15％和4％。从光滑的磨损表面形貌和EDX分析推论：Ti/TiN和Cr/DLC磨损机制主要为试样表面的逐渐抛光磨损。 (4)自润滑涂层(Graphite-iC、Ti/MoS2)由于独特的自润滑作用同样能改善Cr12MoV钢的耐磨性。经6h磨损后，单一处理Graphite-iC和Ti/MoS2后试样磨损率分别是未经表面处理试样的9％和39％；双重处理Graphite-iC后试样磨损率为未经表面处理试样的3％。从涂层磨损形貌来看，自润滑涂层呈现不同程度的剥落，这主要与其层状的结构有关。 (5)PVDTi/TiN和PVDTi/MoS2涂层实际应用试验结果显示：不管是硬涂层还是自润滑涂层都能提高冷冲“控制臂翻边凸模”实际使用寿命，前者约提高160％，后着约提高150％。