采用脈沖疊加直流偏壓電弧離子鍍技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具表面制備TiCrNx 薄膜，利用XRD，SEM，多功能材料表面性能測試儀等對TiCrNx 薄膜進(jìn)行表征。結(jié)果表明，TiCrNx 與TiN 薄膜相比，硬度有所下降。膜- 基結(jié)合力與靶材陰極弧電流及偏壓有關(guān)。

　　在新興的薄膜材料中，TiN 是研究較早，應(yīng)用較為廣泛的一種薄膜材料，TiN 具有較高的硬度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，外觀光亮。這些特殊的優(yōu)點(diǎn)使得TiN 在工具表面強(qiáng)化及裝飾品的表面美化等行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步，這種單一的涂層越來越不能滿足人們的生產(chǎn)需要，首先是涂層本身的硬度還不夠高，涂層孔隙率較大，而且與鋼的附著力不夠理想，高溫抗氧化性仍嫌不足，因而真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為研究更好的氮化物涂層已成為新的研究熱點(diǎn)。

　　在TiN 基體涂層中引入Cr、Ta、Al等金屬元素可以改善涂層的綜合性能，特別是對精密工模具在高速高溫工況條件下涂層的使用性能具有很大的提高。本論文的基本思想是在TiN 涂層中引入Cr 元素，探索電弧離子鍍制備TiCrNx 薄膜的合成工藝及其性能。

　　本實(shí)驗(yàn)采用直流偏壓與脈沖偏壓相互疊加多弧離子鍍技術(shù)制備TiCrNx 薄膜。試驗(yàn)中樣品為硬質(zhì)合金，真空室抽至真空度5.0×10^-3 Pa，充入Ar氣，接通交流負(fù)偏壓，Ar 離子清洗15 min。開鈦靶沉積過渡層，開啟鈦鉻靶沉積TiCrNx 薄膜，此時(shí)施加一定的脈沖、直流偏壓，氮分壓為0.5×10^-1 Pa，冷卻90 min 之后完成樣品制備。沉積過程中樣品偏壓、溫度及鈦和鉻陰極弧電流控制如表1 所示。

　　采用多弧離子鍍技術(shù)成功制備了TiCrNx 薄膜，并對其物相結(jié)構(gòu)、形貌及主要性能進(jìn)行了分析，得到結(jié)論如下：

　　(1)SEM 表面分析結(jié)果表明，鉻靶電流主要是影響膜層表面的致密性，鈦靶電流和偏壓主要是影響膜層表面的顆粒和凹坑的存在。

　　(2)XRD 分析結(jié)果表明，膜層主要以TiN、CrN 及Cr2N 形式存在。各衍射峰存在一定的寬化和偏移，這主要是Cr 取代部分TiN 晶格中的Ti造成晶格畸變所致;TiN 相的擇優(yōu)取向面由(111)向(220) 轉(zhuǎn)變，CrN 和Cr2N 相的擇優(yōu)取向分別為(200)、(220)和(113)晶面;

　　(3)結(jié)合力測試結(jié)果顯示，樣品薄膜的結(jié)合力在38 N 到44 N 之間。偏壓相同，陰極弧電流依次增大，結(jié)合力也增大。陰極弧電流相同，偏壓增高，結(jié)合力變大。

　　(4)顯微硬度測試結(jié)果表明，樣品薄膜的硬度較TiN 單層膜有所下降，主要是因?yàn)楸∧こ练e過程中熔融的液鈦或液鉻附著在薄膜表面，在薄膜表面形成大顆粒以及多弧離子自身存在缺陷微孔洞的形成，使得薄膜表面結(jié)構(gòu)疏松，硬度值相對較低;另一方面是由于薄膜較薄，所測顯微硬度受基體的影響較大。