随着现代工业对材料性能要求的逐渐升高,相应的在机械加工行业对耐磨保护涂层的要求也越来越高,因此研究开发综合性能优异的耐磨涂层具有重要意义。ZrAlN涂层作为一种性能优异的硬质涂层,通过一定方法沉积在基体表面可以有效地改善基体的耐磨性能,起到延长使用寿命的作用。本文采用多弧离子镀方法在304不锈钢基底上成功沉积了ZrAlN涂层,采用单因素变量法深入分析脉冲偏压、阴极弧电流和氮气流量对ZrAlN涂层表面形貌、涂层厚度、显微硬度和膜基结合力等性能的影响规律,得出最佳ZrAlN涂层制备工艺。并对具有最佳性能的ZrAlN涂层与未沉积涂层的304不锈钢基底进行往复摩擦磨损实验,分别通过控制法向载荷和往复摩擦频率不变,研究往复摩擦频率与法向载荷对二者摩擦磨损性能的影响,主要结论如下:(1)在脉冲偏压为150 V、阴极弧电流为90 A、氮气流量为100 sccm时制备的ZrAlN涂层具有最优异的综合性能,此时涂层表面质量较好,硬度高达1421 HV,涂层厚度为3.92μm,涂层结合力为39.7 N。ZrAlN涂层的主要物相为ZrN相,Al以置换固溶体的形式存在于ZrN晶格之中。(2)当法向载荷为2 N时,随着往复摩擦频率的增大ZrAlN涂层的摩擦系数从1.0逐渐下降至0.6,磨痕深度先减小后增大,最深为2.1μm,体积磨损率逐渐减小,最低为0.99x10~-1414 m~3/(N·m);当往复摩擦频率为300 t/m(次每分钟)时,随着法向载荷的升高ZrAlN涂层的摩擦系数从0.8逐渐下降至0.6,磨痕深度逐渐增加,最深为6.3μm,体积磨损率逐渐上升,最高为2.93x10~-1414 m~3/(N·m)。相对于往复摩擦频率,法向载荷对试样摩擦磨损行为的影响更为剧烈。(3)ZrAlN涂层相较304不锈钢基底而言具有更小的摩擦系数、更好的摩擦稳定性以及更低的体积磨损率,沉积ZrAlN涂层能显著提高基底的耐磨性能。ZrAlN涂层主要的磨损形式是磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损,在高速低载的摩擦条件下涂层具有优异的耐磨性能。