刀具涂层作为一种可有效提高刀具使用寿命以及降低能源消耗的保护涂层越来越受到人们的关注。自二十世纪七十年代来,刀具涂层的发展速度较快,从二元保护涂层到多元多层纳米复合保护涂层,人们取得了较大的成就。其中Cr-Si-N涂层具有高硬度、低摩擦系数、耐高温抗氧化等优点,该保护涂层特别受人们的关注,也在工业得到一定范围的应用。但随着人们对该涂层的研究与扩展,尝试继续降低Cr-Si-N刀具涂层的摩擦系数以达到进一步降低刃部与工件之间的摩擦力,提高刀具使用寿命,从而引发了大量研究者们的研究重点。为了提高涂层的性能,目前很多课题组通过加入W、C、Y等元素来研究如何降低Cr-Si-N涂层的摩擦系数,但其结果并没有与理想中的结果相一致。本论文的意义在于降低涂层的摩擦系数提高刀具的使用寿命,以及研究O元素对涂层的影响。本论文的研究思路是在Cr-Si-N的基础上加入Al元素来降低涂层的摩擦系数以及提高其他方面的性能。此外,还研究了O元素含量对Cr-Si-N涂层性能的影响。采用多弧离子镀沉积技术通过改变弧电流大小或O₂流量大小制备Cr-Si-N、Cr-Al-Si-N、Cr-Si-O-N三种涂层进行研究,并对这三种涂层的硬度大小、摩擦系数、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能进行测试。所有的涂层都进行XRD、SEM、EDS、电化学工作站等仪器进行表征测试。在制备Cr-Si-N涂层时,通过改变CrSi靶材电流大小（50-90 A）进行研究弧电流对Cr-Si-N涂层性能的影响。结果表明,当弧电流大小为70A情况下硬度最高（约为3120 Hv）、摩擦系数最小、抗高温耐腐蚀性能最好。制备Cr-Al-Si-N涂层时,改变CrAlSi弧靶材电流大小（50-90 A）制备不同摩擦系数大小的保护涂层。结果表明,当电流在80A的情况下摩擦系数可低至0.35以下。相对于Cr-Si-N涂层,Cr-Al-Si-N的摩擦系数变小、硬度偏低。制备Cr-Si-O-N涂层时,改变O₂流量比例大小[O₂/（O₂+N₂）]进行控制涂层中的O元素含量,研究O元素对Cr-Si-N涂层性能的影响。结果表明,O元素对涂层影响非常大。经过本实验的研究发现,纳米复合刀具涂层Cr-Si-N的硬度可高至3120Hv左右,并具有较好的耐腐蚀性能和抗高温氧化性能。随着Al元素的掺入,涂层的摩擦系数从0.45左右降低到0.35左右,这将大大提高刀具涂层的使用寿命。而随着O元素的掺入,严重影响涂层的性能,因此在制备Cr-Si-N涂层时应尽可能避免O元素的存在。