本文采用等离子体增强平衡磁控溅射技术,在高速钢表面进行渗氮处理,通过控制氮气流量、基体偏压、渗氮时间,研究高速钢表面渗氮层的厚度、组织形貌及力学性能;采用等离子体增强平衡磁控溅射技术,在不锈钢表面制备氮化铬涂层,通过控制氮气流量,研究氮气流量对不锈钢表面涂层的沉积速率、组织形貌及力学性能的影响;采用等离子体增强平衡磁控溅射技术及电弧离子镀技术,分别在C21、12CrMoV及H13剪刃表面涂镀氮化钛及氮化铬涂层,对比不同工艺及不同基体表面制备涂层的微观形貌、组织结构及机械性能的差异。高速钢渗氮实验结果表明:随着氮气流量从100sccm增加到200sccm时,渗氮后高速钢表面以Fe₄N的γ氮化物相形式析出;渗氮层的平均摩擦系数由0.64减小到0.47,均小于基体的平均摩擦系数0.8,磨损深度减小。随着基体偏压从100V增加到250V时,渗氮层的平均摩擦系数由0.62减小到0.38,磨损深度减小,氮原子会在基体组织中的晶界和亚晶界优先扩散。随着渗氮时间从1h增加到4h时,氮化物必然沿晶界、亚晶界生长聚集成网,并且分布不均匀,渗氮后高速钢表面以Fe₄N的γ氮化物相形式析出,渗氮时间延长,Fe₄N的γ氮化物析出量增加,磨损深度减小。不锈钢表面制备氮化铬实验结果表明:氮化铬涂层呈现柱状晶生长方式。随着氮气流量从75sccm增加到120sccm时,涂层的厚度不受影响,氮化铬涂层生长致密度增加,涂层表面的粗糙度增加。在涂层生长的过程中,伴随着CrN和Cr₂N两项,并且有Cr₂N向CrN转化。在氮气流量为90sccm时,结合力最大为80N,涂层的平均摩擦系数为0.65均小于基体的平均摩擦系数0.8,磨损深度减小。剪刃涂镀实验结果表明:C21和H13剪刃经镀膜后基体的组织发生了明显的变化,基体中有碳化物析出。12CrMoV剪刃在镀膜过程中基体组织未发生明显变化,镀膜时不会对12CrMoV剪刃的性能产生影响。C21剪刃氮化钛涂层的纳米硬度可达30GPa。12CrMoV及H13剪刃磁控溅射制备的氮化铬涂层的硬度及模量均低于电弧离子镀制备的氮化铬涂层的硬度及模量,厚度及结合力均高于电弧离子镀法制备的氮化铬涂层。C21剪刃涂层现场使用中出现涂层剥落及软化现象,12CrMoV及H13剪刃涂层现场使用效果良好。