涂层的残余应力水平是影响覆层零件使役性能、可靠性和持久性的关键性因素,而本征应力的控制可有效地调节涂层残余应力水平。对于能量沉积技术,离子轰击是独立于涂层生长的一种影响残余应力的因素,可显著影响本征应力大小。本文采用高功率调制脉冲磁控溅射(MPPMS)和高功率深振荡磁控溅射(DOMS)两种典型的能量沉积技术调控沉积通量离化率,通过建立两种工艺放电特征,对比两种技术沉积硬Cr涂层残余应力演化规律,进一步研究了沉积通量时间变化对残余应力的影响,取得的主要结论如下:(1)与HiPIMS相比,MPPMS和DOMS放电更具特征,依据HiPIMS放电规律将MPPMS强离化阶段和DOMS放电进行特征分析。MPPMS强离化阶段放电划分为四个阶段,第1阶段为电流上升阶段、第2阶段为气体稀薄化阶段、第3阶段为电流平台值阶段,以及第4阶段的余辉阶段。而DOMS放电划分为三个阶段,第1阶段为电流上升阶段,第2阶段为气体稀薄化阶段,以及第3阶段的余辉阶段。在平均功率相当的情况下对比两种技术,DOMS放电峰值电流、峰值电压及峰值功率均明显高于MPPMS,说明DOMS沉积通量中粒子的离化率更高。(2)由于MPPMS和DOMS迥异的放电特征,沉积的Cr涂层结构和力学性能有明显差异。两者沉积的Cr涂层,在涂层厚度较小时均形成细晶结构,随涂层厚度增加逐渐转变为柱状晶结构,DOMS沉积Cr涂层结构更加致密。在最初涂层为0.1μm时,两者沉积的Cr涂层残余应力都为压应力,DOMS沉积的Cr涂层残余压应力要远远大于MPPMS。随着涂层厚度的增加,两者沉积相同厚度涂层的应力大致相同。当涂层厚度达到1.5μm后,DOMS沉积的Cr涂层残余应力仍为较小的压应力,而MPPMS沉积Cr涂层的残余应力逐渐转变为拉应力。(3)基于涂层生长过程中沉积通量中断生长前沿吸附原子迁移与生长应力的交互作用,研究了中断次数和中断时间对涂层残余应力和结合力的影响。当沉积条件相同时,在DOMS沉积涂层的前600 s,改变沉积通量的中断次数和中断时间,沉积1.5μm的涂层,其残余应力和连续沉积的涂层应力相当。但Cr涂层的膜基结合力会受中断次数和中断时间的影响,依其划痕形貌,发现Cr涂层的膜基结合力有明显改善,如中断3次,中断时间40 s。通过MPPMS和DOMS沉积Cr涂层对比实验发现,本征应力可有效控制涂层残余应力,离子轰击在涂层生长初期阶段对残余应力影响更为显著。