本文研究了磁过滤阴极弧技术中抑制大颗粒和降低ta-C薄膜残余应力的关键技术,并在316L不锈钢和硅(100)表面制备一系列以钛为过渡层的ta-C薄膜。通过实验研究了磁过滤线圈电流、挡板孔径和脉冲偏压等工艺参数对大颗粒的影响,并运用ANSYS分析了弧源磁场分布对弧斑运动及大颗粒的影响。同时,研究退火前后ta-C薄膜的残余应力、硬度、膜基结合力和摩擦等性能的变化,并运用ANSYS模拟不锈钢基Ti/ta-C的热应力分布,探究ta-C薄膜残余应力过大的原因及降低方法。全文主要内容如下:(1)通过实验发现大颗粒含量随挡板孔径和磁过滤线圈电流的增大而增大,随脉冲偏压的增大而较小。(2)运用有限元方法研究发现随着中心永磁体直径和高度的增加,石墨靶面最大横向磁通密度越大,大颗粒含量越低;随着线圈电流增加,靶面纵向磁通密度零点位置逐渐向靶面中心靠近,弧斑运动更稳定,为有效控制大颗粒含量提供了一种新途径。(3)通过正交试验分析得出中心永磁体直径为18mm,高度为55mm,线圈电流为2A时弧斑运动稳定,大颗粒含量降低。(4)运用有限元方法模拟研究出316L不锈钢基Ti/ta-C复合膜的热应力分布规律,以及沉积温度、膜层厚度和基底厚度等参数对热应力的影响,数值模拟与理论计算结果误差较小,为沉积制备Ti/ta-C复合膜的厚度控制提供了理论依据。(5)实验测试了不同沉积温度下Ti/ta-C薄膜的残余应力,与热应力数值模拟结果比较分析,揭示了薄膜缺陷和杂质等导致的本征应力是磁过滤阴极弧沉积taC薄膜残余应力过大的主要因素。(6)通过高真空退火实验研究了Ti/ta-C薄膜残余应力的变化规律,其中退火温度200℃时,薄膜残余应力最低,硬度、结合力、摩擦系数和键结构相对未退火时变化较小。