● 摘要
切削刀具是工业的牙齿，切削刀具的发展对于我国工业水平的发展以及国防安全具有重要的意义。刀具涂层是刀具制造中的一项重要技术，对于提高切削刀具的耐磨性和使用寿命，改善切削刀具的摩擦性能和切削质量具有显著的作用，因此，对于刀具涂层的研究具有重要的意义。
近年来，由于TiAlSiN涂层具有超高硬度、高耐磨性、耐氧化性和良好的高温稳定性等特点，成为国内外研究的热点。本文基于实验室自主研制的真空表面改性设备采用反应直流磁控溅射的方法在高速钢和硬质合金基体上制备了TiAlSiN涂层，通过改变靶基距、靶电流、基体负偏压、气压、氮氩比、过渡层等制备工艺，对TiAlSiN涂层的制备工艺进行研究，采用划痕法、纳米压痕法、微粒喷浆冲蚀法（Micro-Slurry-jet Erosion Test，MSE）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、X射线能谱分析（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）等测试方法对TiAlSiN涂层的成分、显微结构、纳米硬度、结合力、摩擦系数等性能进行了分析测试，并分析了靶基距、靶电流、基体负偏压、气压、氮氩比、过渡层等制备工艺对TiAlSiN涂层成分、显微结构、纳米硬度、结合力、摩擦系数等性能的影响。结果显示：
（1）涂层表面形貌整体较为平滑均匀，有少量的孔洞和凸起缺陷；使用Ti片+Ti0.4Al0.5Si0.1复合靶的镶嵌靶可以制备宏观上成分分布均匀的TiAlSiN涂层； TiAlSiN涂层的晶粒细小，没有明显的柱状晶结构。
（2）靶电流和基体负偏压对涂层的纳米硬度有显著影响，等离子体密度以及一些粒子的离化率随着靶电流的增加而增加，在基体负偏压为-100V时涂层的纳米硬度可达40GPa；氮氩比对涂层纳米硬度的影响较小，Ar气体分压的增大有利于提高等离子体的浓度。
（3）过渡层的使用可以显著提高TiAlSiN涂层的结合力；采用MSE对TiAlSiN涂层的结合力进行评价，证明TiAlSiN涂层具有良好的结合力和耐冲蚀性能，涂层的择优取向对其结合力具有显著的影响；靶基距对涂层的结合力有显著的影响，在靶基距为11cm时临界载荷达到最大值约为100N；在一定范围内，靶电流的增加可以提高涂层的结合力；C掺杂显著降低涂层的结合力。