AlCrN涂层因具有良好的力学性能和抗氧化性,广泛用于切削刀具与成形模具领域。然而,现代切削技术的迅速发展以及难加工材料的普及应用对刀具防护涂层提出了更高的要求。不仅要求涂层具有高的硬度和耐磨性还要有光滑的表面和低的摩擦系数。本文首先通过阴极磁场的优化设计和沉积参数调节来改善电弧AlCrN涂层的表面质量和力学性能;然后研究稀土元素Y和Sc的少量添加对AlCrN涂层力学性能、抗氧化性和摩擦性能的影响,主要研究成果总结如下:1)阴极磁场在水平和垂直靶材方向上的磁场强度分布会显著影响靶材的烧蚀。电磁线圈电流的增加会使弧斑集中在靶边缘,而增强磁场会使弧斑运动更快、细化弧斑,提升表面质量。随着磁场水平分量的增加,AlCrN涂层硬度上升,常温下与不锈钢球的摩擦系数略有下降,耐磨性提高。高温氧化时,磁场加强后制备的AlCrN涂层由于更加致密、大颗粒缺陷的尺寸和数量少,故抗氧化性较好。2)基体偏压的提升可以进一步改善AlCrN和AlCrYN涂层的表面质量,并可抑制Al N六方相的生成从而提高力学性能。Y元素掺杂会引入更多的大颗粒缺陷,并且会降低Al N在Cr N中的固溶度。另外,Y的合金化添加显著提高Al₅₀Cr₄₈Y₂N涂层的力学性能,但是由于六方Al N的析出,其对Al₇₀Cr₂₈Y₂N涂层的硬度影响较小。高温下,含Y涂层的氧化速率较快。3)采用阴极弧蒸发沉积方法制备Al_0.739Cr_0.261N和Al_0.736Cr_0.238Sc_0.026N涂层并对比研究其结构、力学性能和抗氧化性。稀土元素Sc的添加降低了Al的亚稳态固溶度,促进了沉积态Al N六方相的生成。然而,即使存在六方相Al N,由于大原子Sc在AlCrN中的固溶也显著提升了涂层的硬度。Sc在高温下的优先氧化破坏了致密（Al,Cr）₂O₃氧化层的形成,从而降低了AlCrN涂层的抗氧化性。