现代的高速切削技术对刀具提出了更高的要求,在刀具上进行硬质涂层沉积是提高刀具综合机械性能,延长刀具切削加工寿命的重要方法。阴极电弧离子镀技术由于蒸发粒子的离化率高、膜基结合力强,涂层沉积效率高等优点成为目前工业上制备涂层的主要方法。目前工业上在高速钢刀具上制备的涂层种类主要是CrAlN涂层,但是在涂层沉积过程中由于沉积工艺的不同制备的涂层性能有很大差别,探讨涂层制备工艺对涂层性能的影响机理有重大的意义。本文采用辉光等离子清洗加金属离子轰击工艺和氩离子刻蚀工艺在高速钢基体上分别制备不同的CrAlN涂层和CrAlSiN涂层,对涂层的显微形貌、力学性能、相结构和耐腐蚀性能进行对比分析,跟踪统计涂层产品的实际使用寿命,探讨不同的沉积工艺对涂层性能的影响。在此基础上,采用氩离子刻蚀工艺制备CrN/CrAlN多层涂层、CrAlN/CrAlSiN多层涂层和CrAlN/Ti Al N多层涂层,研究多层涂层的性能,对涂层后的刀具进行实际加工实验,跟踪统计刀具的使用寿命。结果表明:与辉光等离子清洗加金属离子轰击工艺相对比,采用氩离子刻蚀工艺制备的CrAlN涂层和CrAlSiN涂层表面大颗粒和凹坑的数目明显减少,表面质量得到很好的改善。对涂层成分和表面的大颗粒成分进行的EDS检测结果表明,涂层元素原子的百分比与合金靶材中元素原子百分比基本一致,大颗粒中N元素的比例偏高。氩离子刻蚀使基体表面具有更多的微观缺陷和形核位置,促使大量细小晶粒的形成,有利于提高膜层硬度和膜基结合力。在3.5%的Na Cl溶液中的耐腐蚀实验表明,氩离子刻蚀工艺制备的涂层由于表面缺陷较少,腐蚀电流密度有一定的减小,涂层耐腐蚀性能得到提升。与CrAlN涂层相比,CrAlSiN涂层中Si元素的掺杂使涂层晶粒细化、致密性提高,表现为涂层硬度的提高、耐磨性提高和摩擦系数的下降。对CrAlSiN涂层进行的物相检测结果表明,CrAlSiN涂层中只检测到CrN和Al N相,未检测到任何Si的氮化物衍射峰,推断Si的氮化物以非晶的形式存在涂层中。在粉末冶金高速钢滚刀上进行高速干式切削齿轮的切削实验表明:当切削速度提高后,CrAlSiN涂层对刀具的寿命提升极为明显。采用氩离子刻蚀工艺制备CrN/CrAlN多层涂层、CrAlN/CrAlSiN多层涂层和CrAlN/Ti Al N多层涂层在3.5%的Na Cl溶液中的耐腐蚀实验表明:3种涂层的腐蚀电流密度较单层涂层有很大的降低,其中CrN/CrAlN多层涂层的自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最佳。对比分析3种多层涂层,硬度的检测结果表明CrAlN/CrAlSiN多层涂层硬度最高;摩擦学性能检测结果表明CrAlN/CrAlSiN多层涂层摩擦系数最低,涂层排屑能力强、耐磨性好;膜基结合力检测结果表明CrN/CrAlN多层涂层失效的临界载荷最高,涂层结合力最优异。