金属陶瓷涂层因具有高硬度、高耐磨性和低成本等优点,被广泛用于模具钢的表面修复和强化领域。目前有多种技术可用于制备金属陶瓷涂层,由于电火花沉积工艺具有热影响区小,涂层与基体冶金结合性好,且对操作环境适应性强等特点,在制备金属陶瓷涂层方面具有独特优势。本文采用电火花沉积技术在H13钢基体表面分别制备了Ti（C,N）和WC-Ni基金属陶瓷涂层,系统研究了工艺参数对涂层厚度及表面粗糙度的影响规律,以及涂层的组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能。同时采用Ni棒和Mo棒作为电极,在基体表面制备了以Ni和Mo为过渡层的金属陶瓷复合涂层,对比研究了单一金属陶瓷涂层及其复合涂层的物相组成、组织特征以及力学性能。在H13钢表面制备了Ti（C,N）基金属陶瓷涂层,优化后的工艺参数为:沉积功率1000W,输出电压60V,放电频率700Hz,比沉积时间为5min·cm^-2。Ti（C,N）基金属陶瓷涂层的厚度可达30⁴0μm,表面粗糙度Ra约为2μm。涂层中的主要物相包括TiC_0.7N_0.3、MoC、Ni₁₇W₃和Co_5.47N,以及合金相Ni-Cr-Co-Mo、Fe₃Ni₂和Fe_0.975Ti_0.025。涂层表面被直径2μm¹5μm不等的微细沉积点所覆盖,截面组织均匀且连续,是由陶瓷硬质相、灰色的环形相以及粘结相所构成,其中陶瓷相的平均粒径约为0.6μm。Ti（C,N）基金属陶瓷涂层的显微硬度最大值约为1039HV,大约是H13钢基体的4倍。摩擦系数分别为0.49（5N）和0.54（8N）,与H13钢基体相比降低了约35%,且涂层在30min内的磨损失重约为0.7mg（5N）和1.1mg（8N）,与基体相比降低了约43%,具有良好的耐磨性和减摩性。在H13钢表面制备了WC-Ni基金属陶瓷涂层,优化后的工艺参数为:输出电压60V,沉积功率800W,放电频率700Hz,比沉积时间为4min·cm^-2。在此工艺参数下,涂层的平均厚度约为35³7μm,表面粗糙度Ra为2².5μm。WC-Ni基金属陶瓷涂层中的主要物相组成为W₂C、WC、WC_1-x、Ni₄W和Fe₃W₃C。涂层表面由直径300μm以上的溅射状沉积斑点堆叠而成,涂层截面存在明显的分层现象,WC硬质陶瓷相呈现弥散分布,并被粘结相所包裹,整体组织均匀致密,仅存在少量气孔和裂纹缺陷。WC-Ni基金属陶瓷涂层的显微硬度最大值约为816HV,是H13钢基体的3倍,平均摩擦系数分别为0.541（5N）和0.512（8N）,与基体相比降低了约28%,30min内磨损失重约为0.6mg（5N）和1.5mg（8N）,与基体相比降低了约40%,具有比基体更好的耐磨性和减摩性。分别采用Ni棒和Mo棒作为电极,通过两步沉积法制备出以Ni、Mo为过渡层的4种金属陶瓷复合涂层。Ni过渡层的引入不会改变涂层的物相组成。而以Mo为过渡层的Mo/Ti（C,N）和Mo/WC-Ni金属陶瓷复合涂层中分别生成了Fe_0.875Mo_0.125和Fe_9.7Mo_0.3合金相。其中Ni/Ti（C,N）金属陶瓷复合涂层的平均厚度约为31μm;涂层的显微硬度最大值可达1420HV,平均摩擦系数分别为0.607（5N）和0.453（8N）,磨损失重约为0.6mg（5N）和1.3mg（8N）。Mo/Ti（C,N）金属陶瓷复合涂层平均厚度可达38μm;涂层最大显微硬度值为1372HV,平均摩擦系数分别为0.563（5N）和0.428（8N）,磨损失重约为0.3mg（5N）和0.8mg（8N）。两种Ti（C,N）金属陶瓷复合涂层的截面组织连续且致密,存在少量裂纹,与单一涂层相比具备更高的硬度和更好的耐磨性。Ni/WC-Ni金属陶瓷复合涂层的平均厚度约为41μm;涂层的显微硬度最高可达972HV,平均摩擦系数分别为0.44（5N）和0.61（8N）,磨损失重约为0.5mg（5N）和1.4mg（8N）。Mo/WC-Ni金属陶瓷复合涂层平均厚度约为43μm;涂层的显微硬度最大值达1130HV,平均摩擦系数分别为0.34（5N）和0.53（8N）,磨损失重约为0.3mg（5N）和0.8mg（8N）。两种WC-Ni金属陶瓷复合涂层的组织均为多层复合结构,仅存在少量孔洞缺陷,与基体和单一涂层相比具有更好的耐磨性和减摩性。