Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến cơ tính của lớp phủ cho khuôn đúc áp lực hợp kim nhôm - Kẽm

i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng 
dẫn của PGS.TS Nguyễn Thị Phương Mai và TS. Phạm Hồng Tuấn. Các kết quả nghiên cứu 
trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với 
điều kiện của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ nghiên cứu 
nào khác. 
 Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh 
1. PGS. TS. Nguyễn Thị Phương Mai Đinh Thanh Bình 
2. TS. Phạm Hồng Tuấn 
ii 
LỜI CÁM ƠN 
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, góp ý và 
chia sẻ của mọi người. Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường 
Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Cơ khí. 
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới tập thể Thầy Cô hướng dẫn 
PGS.TS Nguyễn Thị Phương Mai, TS. Phạm Hồng Tuấn, các Thầy cô đã hướng dẫn, chỉ 
bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành được luận án. 
Tôi cũng xin chân thành biết ơn sâu sắc tới Quý thầy cô Bộ môn Cơ khí Chính xác 
và Quang học đã chỉ bảo và cho tôi những ý kiến bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được 
học tập nghiên cứu. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em công tác tại Bộ môn Cơ khí chính xác và 
Quang học, tập thể NCS tại Bộ môn đã chia sẻ cũng như tạo điều kiện giúp tôi. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Quang điện tử - Viện Ứng dụng công nghệ, 
Công ty TNHH MTV Cơ khí 17 - Tổng cục Công nghiệp quốc phòng, Trung tâm đo lường 
- Viện Công nghệ - Tổng cục Công nghiệp quốc phòng, đã nhiệt tình hợp tác và giúp đỡ tôi 
trong hỗ trợ vật tư, thiết bị thực nghiệm và thu thập số liệu nghiên cứu. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp quốc 
phòng, Ban lãnh đạo Khoa Dạy nghề đã tạo điều kiện về chế độ, thời gian, công việc giúp 
tôi hoàn thành nhiệm vụ. 
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã chia sẻ, động viên giúp 
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. 
Hà Nội, Ngày tháng năm 2018 
 Tác giả luận án 
 Đinh Thanh Bình 
iii 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ 
TẠO LỚP PHỦ CỨNG ......................................................................................................... 4 
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 4 
1.2. Đúc áp lực ............................................................................................................... 4 
1.2.1. Chu trình đúc áp lực ........................................................................................ 4 
1.2.2. Khuôn đúc áp lực ............................................................................................. 5 
1.2.3. Chốt tạo lỗ sản phẩm trong khuôn đúc áp lực ................................................. 7 
1.2.4. Các dạng hỏng bề mặt khuôn và chốt tạo lỗ .................................................. 11 
1.2.5. Giải pháp nâng cao tuổi thọ khuôn và chốt tạo lỗ ......................................... 19 
1.2.6. Nghiên cứu ứng dụng lớp phủ cứng nâng cao tuổi bền khuôn và chốt tạo lỗ 23 
1.3. Phương pháp chế tạo lớp phủ cứng ....................................................................... 31 
1.3.1. Phương pháp lắng đọng hóa học từ pha hơi .................................................. 31 
1.3.2. Phương pháp lắng đọng vật lý từ pha hơi ...................................................... 32 
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về tạo lớp phủ cứng bằng phương pháp 
PVD .............................................................................................................................. 41 
1.4.1. Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng bằng phương pháp PVD trên thế giới ............ 41 
1.4.2. Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng bằng phương pháp PVD tại Việt Nam ........... 45 
Kết luận chương 1 ........................................................................................................... 48 
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LỚP PHỦ CrN VÀ 
TiN TRÊN CHI TIẾT THÉP SKD61 .................................................................................. 49 
2.1. Quy trình công nghệ tạo lớp phủ .......................................................................... 49 
2.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ tạo lớp phủ bằng phương pháp PVD .................. 49 
2.1.2. Nội dung các bước công nghệ ....................................................................... 49 
2.2. Quá trình chế tạo lớp phủ CrN bằng phương pháp phún xạ ................................. 51 
2.2.1. Thiết bị chế tạo lớp phủ cứng ........................................................................ 51 
2.2.2. Tạo lớp phủ CrN ............................................................................................ 55 
2.2.3. Kết thúc lắng đọng lớp phủ ........................................................................... 57 
2.2.4. Nghiên cứu, xác định bộ thông số công nghệ chế tạo lớp phủ CrN bằng phương 
pháp phún xạ xung một chiều magnetron .................................................................... 58 
2.2.5. Tăng cường khả năng bám dính của lớp phủ CrN với nền thép SKD61 ....... 59 
2.3. Công nghệ chế tạo lớp phủ TiN và CrN bằng phương pháp hồ quang chân không . 
 .............................................................................................................................. 60 
iv 
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý và thiết bị chế tạo lớp phủ .................................................. 60 
2.3.2. Quy trình công nghệ chế tạo lớp phủ TiN ..................................................... 61 
2.3.3. Áp dụng bộ thông số công nghệ tối ưu của lớp phủ TiN để chế tạo lớp phủ CrN 
trên nền thép SKD61 ................................................................................................... 65 
Kết luận chương 2 ........................................................................................................... 66 
CHƯƠNG 3. TỐI ƯU THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LỚP PHỦ CrN VÀ TiN 
TRÊN CHI TIẾT SKD61 .................................................................................................... 67 
3.1. Khảo sát ảnh hưởng các thông số công nghệ chế tạo lớp phủ CrN bằng phương 
pháp phún xạ một chiều trên thiết bị chân không B30-VTD .......................................... 67 
3.1.1. Chế tạo mẫu thí nghiệm ................................................................................. 67 
3.1.2. Xác định chiều dày và tốc độ lắng đọng lớp phủ CrN .................................. 67 
3.1.3. Cấu trúc lớp phủ ............................................................................................ 71 
3.1.4. Độ cứng lớp phủ ............................................................................................ 74 
3.1.5. Ứng suất mặt tinh thể..................................................................................... 76 
3.2. Tối ưu hóa các thông số công nghệ chế tạo lớp phủ CrN trên nền thép SKD61 bằng 
thiết bị B30-VTD ............................................................................................................. 79 
3.2.1. Quy hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao ..................................................... 79 
3.2.2. Tối ưu hóa quá trình chế tạo lớp phủ ............................................................. 91 
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ chế tạo ............................... 93 
3.3. Khảo sát ảnh hưởng các thông số công nghệ chế tạo lớp phủ TiN và CrN bằng 
phương pháp hồ quang chân không trên thiết bị chân không Dreva Arc 400-VTD ....... 95 
3.3.1. Tính chất của lớp phủ TiN trên nền thép SKD61 .......................................... 95 
3.3.2. Tính chất của lớp phủ CrN trên nền thép SKD61 ......................................... 99 
Kết luận chương 3 ......................................................................................................... 101 
CHƯƠNG 4. ÁP DỤNG KẾT QUẢ CỦA LUẬN ÁN VÀO THỰC TIỄN SẢN XUẤT 
VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ...................................................................................... 102 
4.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 102 
4.2. Điều kiện thực nghiệm ........................................................................................ 102 
4.2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 102 
4.2.2. Thiết bị đúc và điều kiện làm việc của khuôn ............................................. 104 
4.2.3. Chế tạo lớp phủ ............................................................................................ 108 
4.3. Thử nghiệm trong sản xuất ................................................................................. 111 
4.3.1. Thử nghiệm sản xuất chốt có phủ trên khuôn đúc áp lực vòng ôm ............. 111 
4.3.2. Thử nghiệm sản xuất chốt có phủ trên khuôn đúc áp lực chi tiết giá đỡ ..... 116 
4.3.3. Đánh giá hiệu quả làm việc của các lớp phủ ............................................... 119 
v 
Kết luận chương 4 ......................................................................................................... 120 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................................. 121 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 122 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............................. 127 
vi 
DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
STT 
Ký hiệu, 
chữ viết tắt 
Tiếng Việt Tiếng Anh 
1 HPDC Khuôn đúc áp lực High pressure die-casting 
2 CVD Lắng đọng hóa học từ pha hơi Chemical Vapor Deposition 
3 PVD Lắng đọng vật lý từ pha hơi Physical Vapor Deposition 
4 VAC 
Lắng đọng bằng hồ quang chân 
không 
Vacuum Arc Deposition 
5 EDS Phổ kế tán xạ năng lượng tia X 
Energy Dispersive X-ray 
Spectroscopy 
6 SEM Kính hiển vi điện tử quét 
Scanning Electron 
Microscopy 
7 XRD Nhiễu xạ tia X X-ray diffraction 
8 DSC Quét nhiệt lượng vi phân 
Differential scanning 
calorimetry 
9 sccm 
Bộ lưu lưu lượng tiêu chuẩn 
cm3/phút 
Standard Cubic Centimeter 
per Minute 
10 MFC Điều khiển lưu lượng khí Mass Flow Controler 
11 
Mạ ion chùm điện tử điện áp 
thấp 
Low Voltage Electron Beam 
Ion Plating 
12 Bia Target 
13 
Lắng đọng bằng phún xạ âm 
cực cao tần 
RF Cathode Sputtering 
Deposition 
14 Phún xạ xung một chiều Pulsed DC sputtering 
15 
Lắng đọng bằng phún xạ âm 
cực một chiều 
DC Cathode Sputtering 
Deposition 
16 Phóng điện một chiều DC-sputter 
17 Điểm catôt Cathode spot 
18 Thiên áp Bias voltage 
19 CFUBMS 
Phún xạ magnetron trường kín 
không cân bằng 
Closed field unbalanced 
magnetron sputtering 
20 Lớp phủ cứng Hard coatings 
vii 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1. Vận tốc và áp suất buồng đúc của các giai đoạn trong quá trình đúc [6] .............. 4 
Hình 1.2. Cấu tạo và các bộ phận chính của khuôn đúc áp lực [3] ....................................... 5 
Hình 1.3. Sơ đồ thay đổi nhiệt độ bề mặt khuôn theo chu kỳ đúc [13] ................................. 6 
Hình 1.4. Thay đổi nhiệt độ bề mặt khuôn theo chu kỳ đúc áp lực hợp kim nhôm [13] ....... 6 
Hình 1.5. Thay đổi nhiệt độ a) và thay đổi ứng suất b) trong chu kỳ đúc thứ 51 [14] .......... 7 
Hình 1.6. Kết cấu khuôn đúc áp lực và bố trí chốt trong khuôn (a) khuôn động, (b) khuôn 
tĩnh [40] ................................................................................................................................. 8 
Hình 1.7. Chốt tạo lỗ sản phẩm vòng ôm (Z117 - Bộ Quốc phòng) ..................................... 8 
Hình 1.8. Chốt tạo lỗ sản phẩm giá đỡ (Z117 - Bộ Quốc phòng) ......................................... 9 
Hình 1.9. Dòng kim loại vào khuôn và tác động lên chốt tạo lỗ chi tiết vòng ôm (Z117 - Bộ 
Quốc phòng) .......................................................................................................................... 9 
Hình 1.10. Dòng kim loại tác động lên bề mặt chốt ở các vị trí khác nhau ........................ 10 
Hình 1.11. Dòng kim loại vào khuôn và tác động lên chốt tạo lỗ chi tiết giá đỡ (Z117 - Bộ 
Quốc phòng) ........................................................................................................................ 10 
Hình 1.12. Dòng kim loại lỏng trong khuôn và tác động vào chốt ..................................... 10 
Hình 1.13. Nhiệt độ khuôn và chốt thay đổi trong các chu kỳ đúc [62] .............................. 11 
Hình 1.14. Nhiệt độ khuôn và chốt thay đổi trong một chu kỳ đúc [62] ............................. 11 
Hình 1.15. Các dạng hỏng xảy ra trên khuôn đúc áp lực [51] ............................................. 12 
Hình 1.16. Nứt do mỏi nhiệt trên bề mặt khuôn [63] .......................................................... 13 
Hình 1.17. Cơ chế phát triển vết nứt thúc đẩy bởi quá trình oxy hóa [51] .......................... 15 
Hình 1.18. Nhôm dính bám trên bề mặt chốt tạo lỗ vòng ôm (Z117 - Bộ Quốc phòng) .... 16 
Hình 1.19. Dính bám nhôm trên chốt gây xước bề mặt lỗ sản phẩm vòng ôm (Z117 - Bộ 
Quốc phòng) ........................................................................................................................ 16 
Hình 1.20. Sự hình thành lớp liên kim trên bề mặt thép H13 [65] ...................................... 17 
Hình 1.21. Xử lý nhiệt khuôn đúc áp lực ............................................................................ 20 
Hình 1.22. Quy trình tôi thép SKD61 làm khuôn đúc áp lực [3] ........................................ 20 
Hình 1.23. Quy trình ram thép SKD61 làm khuôn đúc áp lực [3] ...................................... 21 
Hình 1.24. Lực rút khuôn theo thời gian của thép H13 và H13 thấm nitơ [65] .................. 24 
Hình 1.25. Lực rút khuôn theo thời gian của thép H13, H13 thấm nitơ, H13 thấm nitơ + lớp 
phủ Ti/TiN [64] ................................................................................................................... 24 
Hình 1.26. Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và tỷ lệ dính bám nhôm sau 50 chu kỳ đúc của 
các chốt phủ TiN, CrN, TiCN, thấm nitơ và không phủ [59] .............................................. 26 
Hình 1.27. Mất khối lượng bề mặt với chất xói mòn Al2O3 tác động ở góc 300 với vận tốc 
145m/s [53] .......................................................................................................................... 28 
Hình 1.28. Mất khối lượng bề mặt với chất xói mòn Al2O3 tác động ở góc 900 với vận tốc 
100 m/s [53] ......................................................................................................................... 28 
viii 
Hình 1.29. Sơ đồ thiết kế lớp phủ tối ưu cho khuôn đúc áp lực nhôm [34] ........................ 31 
Hình 1.30. C ... ngs of the Institution 
of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 221 (12), 
pp.1659-1664 
[14] A. Srivastava, V. Joshi, R. Shivpuri (2004), Computer modeling and prediction of 
thermal fatigue cracking in die-casting tooling, Wear 256, pp 38-43. 
[15] A.P. Ehiasarian, W.-D. Munz , L. Hultman , U. Helmersson , I. Petrov (2003), High 
power pulsed magnetron sputtered CrxN films, Surface and Coatings Technology 163 -
123 
164, pp. 267 - 272. 
[16] A.P. Ehiasarian, W.D. Munz, L. Hultman (2003), High power pulsed magnetron 
sputtered CrNx films, Surface and Coatings Technology 163-164, pp 267-272. 
[17] Amit Srivastava, Vivek Joshi and et all (2003), A multilayer coating architecture to 
reduce heat checking of die surfaces, Surface and Coatings Technology 163-164, pp 
631-636 
[18] B. Kosec (2008), Failures of dies for die-casting of aluminium alloys, METABK 47 (1), 
pp 51-55 
[19] B. Navinsek, P. Panjan, I. Milosev (1997), Industrial applications of CrN (PVD) 
coatings, deposited at high and low temperatures, Surface and Coatings Technology 97, 
pp 182-191 
[20] D. Klobcˇar, L. Kosec, B. Kosec, J. Tušek (2012), Thermo fatigue cracking of die 
casting dies, Engineering Failure Analysis 20, pp 43-53 
[21] D. Klobcar, J. Tusek, B. Taljat (2008), Thermal fatigue of materials for die-casting 
tooling, Materials Science and Engineering A 472, pp 198-207 
[22] Damjan Klobcˇar, Janez Tušek (2008), Thermal stresses in aluminium alloy die casting 
dies, Computational Materials Science 43, pp 1147-1154 
[23] Dan M. Goebel, Ira Katz (2008), Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall 
Thrusters, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology 
[24] David Schwam (2012), Improved Die Casting Process to Preserve the Life of the 
Inserts, Work supported by the U S. Department of Energy under Award No. DOE 
award DE‐FC36‐04GO14230 
[25] David Schwam, John F. Wallace, Sebastian Birceanu (2002), Die materials for critical 
applications and increased production rates, Work Performed Under Contract DE-
FC07-98ID13693 for U.S. Department of Energy 
[26] David Schwam, John F. Wallace, Sebastian Birceanu (2005), Evaluation of heat 
checking and washout of heat resistant superalloys and coatings for die insert 
applications, Work Performed Under Contract DE-FC07-01ID14034 for for U.S. 
Department of Energy 
[27] Donald M. Mattox (1998), Handbook of physical vapor depositon (PVD) processing, 
Noyes Publications 
[28] E. Berncchi, A. Ferrero and et all (1996), PVD Coatings in aluminium die casting dies 
and steel forming Tools, Metoll u rg i co I Sci e nce on d Tech nology 14 (1), pp 3-11 
[29] Eduardo K. Tentardini, Augusto O. Kunrath et all (2008), Soldering mechanisms in 
materials and coatings for aluminum die casting, Surface & Coatings Technology 202, 
pp 3764-3771 
[30] G.C.A.M. Janssen (2007), Stress and strain in polycrystalline thin films, Thin Solid 
Films 515, pp 6654-6664 
[31] Gabriela Strnad (2010), Latest developments in PVD coatings for tooling, Scientific 
Bulletin of the Petru Maior University of Targu Mures, Vol. 7, pp 32-37. 
124 
[32] Hanliang Zhu, Jingjie Guo, Jun Jia (2002), Experimental study and theoretical analysis 
on die solderingin aluminum die casting, Journal of Materials Processing Technology, 
Vol. 123, pp 229-235. 
[33] Hirotaka Tanabe, Yoshio Miyoshi, Tohru Takamatsu (2004), Effect of sputtering gas 
pressure and bias voltage on mechanical properties of TiN coating deposited by dc 
magnetron sputtering, PVP-Vol. 484, Recent Advances in Nondestructive Evaluation 
Techniques for Material Science and Industries, July 25-29, 2004, San Diego, California 
USA, pp 1-7 
[34] J. Lin, S. Carrera and et all (2006), Design methodology for optimized die coatings: The 
case for aluminum pressure die-casting, Surface & Coatings Technology 201 2930-
2941 
[35] J. Lin, Z.L. Wu, X.H. Zhang (2009), A comparative study of CrNx coatings Synthesized 
by dc and pulsed dc magnetron sputtering, Thin Solid Films 517, pp 1887-1894. 
[36] J.C. Avelar-Batista and et all (2005), Effect of coating thickness and deposition methods 
on the stripping rate of Cr-N coatings, Surface & Coatings Technology 200, pp 1842 - 
1848 
[37] J.R. Laguna-Camacho, L.A. Cruz-Mendoza et all (2012), Solid particle erosion on 
coatings employed to protect die casting molds, Progress in Organic Coatings, Vol. 74, 
pp. 750-757. 
[38] J.W. Seok, N.M. Jadeed, R.Y. Lin (2001), Sputter-deposited nanocrystalline Cr and 
CrN coatings on steels”, Surface and Coatings Technology 138, pp 14-22 
[39] Jianliang Lin, William D. Sproul, John J. Moore (2011), High rate deposition of thick 
CrN and Cr2N coatings using modulated pulse power (MPP) magnetron sputtering, 
Surface & Coatings Technology 205, pp 3226-3234. 
[40] Joseph R. Davis (1995), ASM Specialty Handbook: Tool Materials, ASM International 
[41] Jyh-Wei Lee, Shih-Kang Tien (2006), The mechanical properties evaluation of the CrN 
coatings deposited by the pulsed DC reactive magnetron sputtering, Surface & Coatings 
Technology 200, pp 3330-3335. 
[42] Jyh-Wei Lee, Shih-Kang Tien, Yu-Chu Kuo (2005), The Effects of Substrate Bias, 
Substrate Temperature, and Pulse Frequency on the Microstructures of Chromium 
Nitride Coatings Deposited by Pulsed Direct Current Reactive Magnetron Sputtering, 
Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 34, No. 12, pp 1484 -1492. 
[43] K. Bobzin, T. Brögelmann, R.H. Brugnara, N.C. Kruppe (2015), CrN/AlN and 
CrN/AlN/Al2O3 coatings deposited by pulsed cathodic arc for aluminum die casting 
applications, Surface & Coatings Technology 284, pp 222-229 
[44] K. Domkin, J.H. Hattel, J. Thorborg (2009), Modeling of high temperature- and 
diffusion-controlled die soldering in aluminum high pressure die casting, Journal of 
Materials Processing Technology 209, pp 4051-4061 
[45] Kurt Raymond Kearns (2002), Determination of interactions between molten aluminum 
and selected die castings, Thesis of master, the Colorado School of Mines 
[46] Levent Kara and et all (2014), Microstructure, Mechanical, and Scratch Resistance 
125 
Properties of TiAlCrNbN-Graded Composite Coating Deposited on AISI H13 Steel 
Substrate with Pulsed DC Closed Field Unbalanced Magnetron Sputtering Method, The 
Minerals, Metals & Materials Society and ASM International 2014 
[47] Lugscheider, K. Bobzin, Th. Hornig, M. Maes (2002), Investigation of the residual 
stresses and mechanical properties of (Cr,Al)N arc PVD coatings used for semi-solid 
metal (SSM) forming dies, Thin Solid Films 420-421, pp 318-323 
[48] Luis Carlos Hernández, Luis Ponce (2011), Nanohardness and Residual Stress in TiN 
Coatings, Materials 4, pp 929-940. 
[49] M. Ali, E. Hamzah, I.A. Qazi, M.R.M. Toff (2010), Effect of cathodic arc PVD parameters 
on roughness of TiN coating on steel substrate, Current Applied Physics 10, pp. 471-474. 
[50] M. Gelfi, G.M. La Vecchia, N. Lecis, S. Troglio (2005), Relationship between through-
thickness residual stress of CrN-PVD coatings and fatigue nucleation sites, Surface & 
Coatings Technology 192, pp 263-268 
[51] M. Muhic, J. Tusek, F. Kosel, D. Klobcar, M. Pleterski (2010), Thermal fatigue 
cracking of die-casting dies, METABK 49 (1), pp 9-12 
[52] M. Polok-Rubiniec, L.A. Dobrzański, K. Lukaszkowicz, M. Adamiak (2008), 
Comparison of the structure, properties and wear resistance of the TiN PVD coatings, 
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 27, pp. 87-
90. 
[53] Michael W. Reedy, and et all (2011), Erosion performance and characterization of 
nanolayer (Ti,Cr)N hard coatings for gas turbine engine compressor blade 
applications, Surface & Coatings Technology 206, pp 464-472 
[54] Milton Ohring (1992), The Materials Science of Thin Films, Stevens Institute of 
Technology Department of Materials Science and Engineering Hoboken, New Jersey 
[55] Min J. Jung, Kyung H. Nam, Yun M. Jung, Jeon G. Han (2003), Nucleation and growth 
behavior of chromium nitride film deposited on various substrates by magnetron 
sputtering, Surface and Coatings Technology 171, pp. 59 - 64. 
[56] Mitja Muhič, Janez Tušek, Franc Kosel, Damjan Klobčar (2010), Analysis of Die 
Casting Tool Material, Journal of Mechanical Engineering 56 (6), pp 351-356 
[57] O. Salas, K. Kearns, S. Carrera, J.J. Moore (2003), Tribological behavior of candidate 
coatings for Al die casting dies, Surface and Coatings Technology 172, pp 117-127 
[58] Robert Freer (1990), The Physics and Chemistry of Carbides Nitrides and Borides, 
Kluwer Academic Publishers, Netherlands 
[59] S. Gulizia, M.Z. Jahedi, E.D. Doyle (2001), Performance evaluation of PVD coatings 
for high pressure die casting, Surface and Coatings Technology 140, pp 200- 205 
[60] Shankar, Sumanth , Apelian, Diran (2002), Die Soldering: Mechanism of the Interface 
Reaction Between Molten Aluminum Alloy and Tool Steel, Metallurgical and Materials 
Transactions B-Process Metallurgy and Materials Processing Science, 33(3), pp 465-
476 
[61] Shih-Hsien Chang, Kuo-Tsung Huang, Yung-Hsiang Wang (2012), Effects of Thermal 
Erosion and Wear Resistance on AISI H13 Tool Steel by Various Surface Treatments, 
126 
Materials Transactions, Vol. 53, No. 4, pp 745-751 
[62] Stefan Gulizia (2008), Soldering in high pressure die casting (HPDC); performance 
evaluation and characterisation of physical vapour deposition (PVD) coatings, A thesis 
of Masters of Engineering, Swinburne University of Technology, Australia 
[63] Uddeholm company (2016), Uddeholm tool steels for die casting, Production 
documents, https://www.uddeholm.com/files/AB_die_casting_eng.pdf 
[64] V. Joshi , K. Kulkarni and et all (2001), Dissolution and soldering behavior of nitrided 
hot working steel with multilayer LAFAD PVD coatings, Surface and Coatings 
Technology 146-147, pp 338-343 
[65] V. Joshi, A. Srivastava, R. Shivpuri (2004), Intermetallic formation and its relation to 
interface mass loss and tribology in die casting dies, Wear 256, pp 1232-1235 
[66] V.D. Ovcharenko, A.S. Kuprin, G.N. Tolmachova (2014), Deposition of chromium 
nitride coatings from vacuum arc plasma in increased nitrogen pressure, Plasma 
Physics (20), pp 204-207. 
[67] V.D. Ovcharenko, A.S. Kuprin, G.N. Tolmachova, I.V. Kolodiy (2015), Deposition of 
chromium nitride coatings using vacuum arc plasma in increased negative substrate 
bias voltage, Vacuum 117, pp 27-34 
[68] Vivek Joshi, Amit Srivastava, Rajiv Shivpuri, Edward Rolinski (2003), Investigating 
ion nitriding for the reduction of dissolution and soldering in die-casting shot sleeves, 
Surface and Coatings Technology 163-164, pp 668-673 
[69] Xiao-Ming He, N. Baker, B. A. Kehler, K. C. Walter, M. Nastasi, and Y. Nakamura 
(2000), Structure, hardness, and tribological properties of reactive magnetron sputtered 
chromium nitride films, Journal of Vacuum Science & Technology A 18 (1), pp. 30 -36. 
[70] Y. Iwai et al (2006), Evaluation of erosive wear resistance of TiN coatings by a slurry 
jet impact test, Wear, Vol. 261, pp 112-118. 
[71] Z.W. Chen, M.Z. Jahedi (1999), Die erosion and its effect on soldering formation in 
high pressure die casting of aluminium alloys, Materials and Design 20, pp 303-309 
127 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 
1. Luu Thuy Chung, Dinh Thanh Binh, Pham Hong Tuan and Nguyen Thi Phuong Mai, 
2014, “Nitrit Hard Coating Layers Applied to Aluminium Die Casting Based on 
SKD61”, The 15th ISEPD 2014 International Symposium on Eco-materials Processing 
and Design, (294-297), (ISBN-978-89-5708-236-2). 
2. Lưu Thủy Chung, Đinh Thanh Bình, Nguyễn Thị Phương Mai, Phạm Hồng Tuấn, 
2015, “Ảnh hưởng của thiên áp đến độ bền cơ học của lớp phủ CrN khi phủ bằng 
phương pháp phún xạ xung một chiều”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị Đo 
lường toàn quốc lần thứ 6, (2015), (362-368), (ISBN-978-604-67-0521-5). 
3. Nguyễn Thành Hợp, Đinh Thanh Bình, Nguyễn Thị Phương Mai, Phạm Hồng Tuấn, 
2015, “Chế tạo lớp phủ cứng TiN, ZrN, TiCN trên dụng cụ cắt và chi tiết khuôn mẫu 
bằng công nghệ hồ quang chân không”, Hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc 
về cơ khí lần thứ 4, (2015), tập 2, (607-613), (ISBN: 978-604-73-3691-3). 
4. Đinh Thanh Bình, Lưu Thủy Chung, Nguyễn Thị Phương Mai, Phạm Hồng Tuấn, 
2015, “Ứng dụng lớp phủ cứng TiN trên khuôn đúc áp lực để chế tạo chi tiết máy từ 
hợp kim kẽm”, Hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - động lực, (2016), 
tập 2, (23-28), (ISBN: 978-604-95-004-1). 
5. Đinh Thanh Bình, Lưu Thủy Chung, Nguyễn Thị Phương Mai, Phạm Hồng Tuấn, 
2017, “Lắng đọng lớp phủ CrN trên nền thép SKD61 bằng phương pháp phún xạ xung 
một chiều magnetron”, Tạp chí Khoa học Công nghệ các trường Đại học kỹ thuật (số 
117 năm 2017), (58-62), (ISSN 2354-1083). 
6. Đinh Thanh Bình, Lưu Thủy Chung, Nguyễn Thị Phương Mai, Phạm Hồng Tuấn, 
2017, “Chế tạo lớp phủ cứng TiN bằng phương pháp hồ quang catot, ứng dụng trên 
khuôn đúc áp lực hợp kim nhôm để sản xuất chi tiết vòng ôm”, Tạp chí Nghiên cứu 
khoa học và công nghệ quân sự (số 52, 12-2017), (194-204), (ISSN 1859-1043). 
128 
PHỤ LỤC 
Phụ lục 1. Vật liệu, xử lý nhiệt, xử lý bề mặt của chi tiết khuôn 
Phân loại 
Tên linh 
kiện 
Vật liệu 
Xử lý nhiệt 
HRC 
Xử lý bề 
mặt 
Chức năng 
yêu cầu 
Chi tiết 
khung 
ngoài 
Tấm kẹp, 
tấm giữ 
S45CS50C 
FCD45FCD55 
Khuôn 
chính 
SKD61 4248 Tôi, ram 
Khả năng 
chịu nứt 
nóng, khả 
năng hàn 
Loại lõi 
(chốt) 
Lõi (chốt) 
SKD61 
4045 
Thấm nitơ 
dạng khí 
Khả năng 
chịu nứt 
nóng, khả 
năng hàn 
Lõi (chốt) 
nhỏ 
SKD61 
4348 
Thấm nitơ 
dạng khí 
Khả năng 
chống dính 
nhôm 
Chi tiết 
chuyển 
động trượt 
Rãnh trượt 
Chốt 
nghiêng 
SCM4 3035 
Thấm nitơ 
dạng khí 
Khả năng 
chịu mòn 
129 
Phụ lục 2. Phổ tiêu chuẩn của CrN vật liệu khối 
130 
Phụ lục 2. Phổ tiêu chuẩn của CrN vật liệu khối (tiếp) 
131 
Phụ lục 3. Kính hiển vi điện tử quét JEOL-JSM-7600F (Viện AIST - Đại học BKHN) 
Chụp Hình 3.24, Hình 3.25, Hình 3.29a bề mặt mẫu 
Chụp Hình 3.26, Hình 3.29a, Hình 3.30 mặt cắt ngang mẫu 
Phụ lục 4. Thiết bị đo ma sát trượt động VF (Bộ môn Máy - ma sát Đại học BKHN) 
132 
Phụ lục 5. Mẫu đo hệ số ma sát lớp phủ TiN gá trên thiết bị đo ma sát trượt động VF 
Giá trị đo viết ở trang 98 và trang 100 chương 3 
Phụ lục 6. Đồ gá đo hệ số ma sát trượt lớp phủ trên thiết bị đo ma sát trượt động VF 
133 
Phụ lục 7. Kết quả đo hệ số ma sát trượt lớp phủ TiN, CrN và thép SKD61 
134 
Phụ lục 6. Kết quả đo hệ số ma sát trượt lớp phủ TiN, CrN và thép SKD61 (tiếp) 
135 
Phụ lục 8. Xác nhận thử nghiệm của Nhà máy Z117 - Bộ Quốc phòng 
136 
Phụ lục 7. Xác nhận thử nghiệm của Nhà máy Z117 - Bộ Quốc phòng (tiếp) 
137 
Phụ lục 7. Xác nhận thử nghiệm của Nhà máy Z117 - Bộ Quốc phòng (tiếp) 
138 
Phụ lục 7. Xác nhận thử nghiệm của Nhà máy Z117 - Bộ Quốc phòng (tiếp)