在刀具領(lǐng)域，弧離子鍍TiN涂層依靠其較高的硬度，較強(qiáng)的膜基結(jié)合力和較低的摩擦系數(shù)已經(jīng)得到大規(guī)模的應(yīng)用。然而，盡管TiN涂層具有這些優(yōu)異的力學(xué)性能，但由于它本身較差的熱化學(xué)穩(wěn)定性限制了其在高溫條件下的應(yīng)用。近幾年，由于在TiN的基礎(chǔ)上引入了Al元素而進(jìn)一步提高了涂層的顯微硬度和改善了抗氧化性能，因此，TiAlN涂層逐漸被人們重視。從涂層工件的應(yīng)用角度考慮，影響其使用壽命和工作性能的主要因素是涂層與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度。

　　本文研究了工藝參數(shù)對(duì)涂層和基體結(jié)合力的影響，以及定量確定主要工藝參數(shù)對(duì)膜基結(jié)合強(qiáng)度的貢獻(xiàn)程度，從而得到結(jié)合強(qiáng)度最優(yōu)的TiAlN涂層，以更好滿足此類產(chǎn)品的應(yīng)用要求。

　　利用弧離子鍍技術(shù)在SKD61模具鋼表面制備TiAlN涂層，SKD61模具鋼的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.32～0.42C，0.8～1.2Si，0.50Mn，4.50～5.50Cr，1.00～1.50Mo，0.8～1.2V，0.03S，0.03P，89.7～91.9Fe；基體表面拋光至1μm。模具鋼基材被固定在真空腔的中心，在Ti、Al原子比為1∶1的靶工作過(guò)程中以10r/min的固定速度旋轉(zhuǎn)。

　　通過(guò)研究工藝參數(shù)對(duì)涂層表面性能和結(jié)合力的影響，得出獲得最優(yōu)性能涂層的工藝參數(shù)為：弧流60A，基體溫度220℃，預(yù)處理基體偏壓-450V，沉積基體偏壓-800V，工作壓強(qiáng)1.3Pa，基體預(yù)處理時(shí)間15min。優(yōu)化后的涂層與基體的臨界載荷達(dá)到56N，比優(yōu)化前最大臨界載荷提高43%。

　　從TiAlN薄膜的生長(zhǎng)特征看，最小膜基結(jié)合力的涂層主要表現(xiàn)為(Ti，Al)N相的(111)生長(zhǎng)方向，而最大膜基結(jié)合力的涂層主要是(Ti，Al)N相的(111)、(200)和(220)的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)。因此，TiAlN薄與模具鋼基體結(jié)合力的改進(jìn)主要?dú)w功于涂層的高硬度和TiAlN相(111)，(200)和(220)取向的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)。