硬质合金表面涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾,预示着涂层刀具将有巨大发展潜力和广阔应用前景。本文选用自制烧结的YG11C/TaCp硬质合金作为基体,采用磁控反应溅射制备TiN涂层和TiAlN涂层;通过电弧离子镀制备TiN涂层,研究离子镀工艺参数对涂层的性能的影响。经试验,确定了TiN涂层的离子镀的最佳工艺参数:偏压为200V,弧源电流为60A,氮气分压为1Pa。研究表明:上述工艺条件下获得的TiN涂层结构良好,涂层表面光滑平整,组织均匀,具有高硬度和良好的结合强度。按照这个工艺参数制备TiCN涂层和ZrN涂层,并进行了性能对比研究。采用超景深显微镜和扫描电镜对基体材料的金相组织、涂层的表面与界面形貌进行了观察、分析,结合X射线衍射仪对硬质合金基体、TiN涂层、TiCN涂层和ZrN涂层的相分析,可以发现三种涂层都(111)晶面择优取向生长的。涂层刀具经250℃×1h退火后,涂层的性能有所提高;经300℃×1h的退火处理,涂层的晶粒得到细化。对涂层刀具进行界面机理进行分析,并综合切削实验结果,发现ZrN涂层不仅具有较好的结合性能,而且具有最好的耐切削磨损性能。通过系统的滑动摩擦磨损试验,研究了载荷和转速对基体和涂层的摩擦系数的影响,并探究涂层摩擦磨损机理,在高转速高载荷的工作状态下涂层的摩擦系数较低,主要的磨损机理是磨粒磨损,还存在少量的氧化磨损的黏着磨损。基体、TiN涂层、TiCN涂层和ZrN涂层在低载荷低转速的工作状态的摩擦系数比较接近,在高载荷高转速的工作状态下,ZrN的摩擦系数最低,耐磨性能最佳,更适于用作高速切削的刀具的涂层材料。