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CrN薄膜具有很好的高温抗氧化性能,在CrN薄膜中添加Al可进一步地提高薄膜地抗氧化温度。但由于CrAlN薄膜的导电性较差,在使用传统的直流偏压电弧离子镀制备CrAlN薄膜时,一方面由于离子持续的轰击会使沉积温度较高,从而增加了残余应力,另一方面在薄膜的沉积过程中有时会产生强烈的微弧放电现象,这两方面的原因都使得薄膜制备变得困难。 本文采用脉冲偏压电弧离子镀技术沉积了CrAlN薄膜,通过改变脉冲偏压实施镀膜,研究脉冲偏压对于CrAlN薄膜结构、性能的影响;同时通过弧流调节技术镀膜,研究了弧流对于CrAlN薄膜性能的影响,并评价了CrAlN薄膜的高温抗氧化性能。 脉冲偏压对微弧有明显的抑制作用,用脉冲偏压电弧离子镀可以沉积高质量的CrAlN薄膜;随着脉冲偏压的增加,薄膜中Al的百分含量先降低后增加,薄膜硬度随着脉冲偏压幅值的增加先增大后减小,在-300V时具有最大的硬度值25GPa,同时具有最好的摩擦学性能,且其膜基结合力可高达70N。 通过改变Al靶及Cr靶的弧流所制备的CrAlN薄膜中Al元素百分含量范围为54%到68%,通过弧流调控技术能够有效地调节薄膜中Cr、Al元素百分比,对于研究工作和工程应用均有很大的实用价值。CrAlN薄膜的相结构随着Cr、Al弧流的变化而变化,Al含量为54%时薄膜的择优取向为（111）面,而当Al含量变为60%左右时薄膜的择优取向变为（220）面,随着Al含量的进一步提高,薄膜没有了明显的择优取向,而薄膜的相结构在一定程度上影响着薄膜的性能,Al含量在54%到68%的范围内,随着Al含量的降低,CrAlN薄膜的硬度显著的增大,Al含量为54%即Cr、Al弧流分别为120A、90A时制备的薄膜具有最大硬度为35Gpa,同时具有最小的摩擦系数和最好的磨损性能。 CrAlN的高温抗氧化实验表明,随着脉冲偏压的增加,薄膜的高温抗氧化性能有所下降,在脉冲偏压为-500V时薄膜的氧化增重量最大,对其氧化行为分析表明,薄膜在900℃保温10h,薄膜的表面形貌并没有发生很大变化,对基体有很好的保护效果,这是由于在氧化的初期,薄膜的表面首先生成了Al2O3,从而阻止了薄膜的进一步氧化。