类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)涂层是一种集高硬度、高耐磨性、高导热率、良好的生物相容性和低摩擦系数等优良特性于一体的亚稳态非晶碳膜,广泛应用于机械、电子、光学、航空航天等领域。DLC涂层的沉积过程主要是sp3 C-C键的形成。提高碳离子束离化率是获得高sp3键含量的关键。高功率脉冲磁控溅射(High power impulse magnetron sputtering,HiPIMS)是一种具有高能密度、高离化率的新型物理气相沉积技术。氖(Ne)具有高电离能,可提供高能电子,有助于离化碳原子。因此,本文将采用Ne混合传统的溅射气体氩气(Ar),配合高功率脉冲磁控溅射HiPIMS技术(Ne-based HiPIMS)制备DLC涂层。在本文中,系统研究了 Ne分压、工作气压和HIPIMS电源参数等对DLC涂层组织形貌、碳结构、残余应力、力学性能以及摩擦学性能的影响。主要结论如下:(1)采用HiPIMS技术制备DLC涂层,系统研究Ne分压对DLC涂层结构和性能的影响。结果表明:所制备的DLC涂层呈现出类石墨颗粒复合的DLC结构,随着Ne分压的增大,DLC涂层表面的颗粒数量和尺寸出现一定程度的降低,涂层中的sp3键含量上升,应力和硬度也逐渐增大。当把Ne分压增大至最高的75%时,所制备出的DLC涂层硬度上升至30.5GPa。在常温下,类石墨颗粒复合的DLC涂层表现出优异的摩擦学性能,具备高耐磨性和低摩擦系数,摩擦系数最低能达到0.08。(2)研究了工作气压和HiPIMS电源参数对DLC涂层结构和性能的影响。研究表明:调整工作气压制备DLC涂层,DLC涂层表面的类石墨颗粒数量和尺寸先随气压的增加而增大,后出现小幅度的减少,涂层中的sp3键含量、应力和硬度也呈现先增大后减少趋势。与调节工作气压相比,通过对HiPIMS电源参数(平均功率、脉宽)调控,提升HiPIMS的靶电流,DLC涂层的力学性能得到进一步的提升。其中,采用改变HiPIMS平均功率制备出DLC涂层,随着平均功率的增大,DLC涂层表面的类石墨颗粒逐渐增多,在平均功率升高至3kW时靶电流提升至189A,涂层硬度上升至32.1GPa。而采用调节HiPIMS脉宽制备DLC涂层,DLC涂层表面的类石墨颗粒随脉宽的增大而增多,在脉宽为10μs时靶电流达到了最高的239A,所制备出的DLC涂层也达到了最大的34.2GPa。无论是改变工作气压还是改变HiPIMS的电源参数,所制备出的DLC涂层摩擦系数整体维持在0.11左右,最低能达到0.09,具备高硬度、低摩擦系数和高耐磨性的特点。