刀具涂层技术作为提高刀具切削性能的有效途径,已引起世界各国制造业的高度重视,得到了迅速的发展和推广应用。本文采用先进的闭合场非平衡磁控溅射离子镀复合PVD技术,制备了CIAlTiN多元复合涂层,对刀具涂层特性及涂层刀具的切削性能进行了研究。在涂层特性测定中,用SEM和TEM对涂层表面和截面的观察表明,磁控溅射CrAlTiN多元复合涂层与高速钢基体的匹配较为理想,涂层组织均匀、细密;结合XRD分析表明,涂层沿厚度具有结构和成分的双重梯度结构,以及高的热稳定性;用压痕、划痕和针盘等试验表明,涂层具有高的硬度和韧性,优异的抗摩擦、磨损性能,且与基体结合良好。用CrAlTiN多元复合涂层M2高速钢麻花钻对45#钢、30CrMnSiA钢和D406A钢几种具有不同强度和硬度试件材料进行了大量的切削试验,分析了涂层刀具的切削性能及磨损特性。结果表明:与单-TiN涂层和未涂层钻头相比,CrAlTiN多元复合涂层M2高速钢麻花钻的切削性能明显改善,钻头寿命延长。CrAlTiN多元复合涂层钻头的初期磨损阶段较短,正常磨损阶段明显延长。进一步用SEM对钻头磨损区域的观察表明,横刃区主要由于强烈的挤压作用使基体产生塑性变形,导致涂层因开裂和剥落而失效;主切削刃中间部分一般为机械磨损和粘结磨损;而外缘转角区,在切削速度较低时也表现也为机械磨损和粘结磨损,在切削速度较高时则热氧化和热塑性变形成为主要的磨损失效形式。总之,CrAlTiN多元复合涂层对高速钢刀具具有良好的改性作用,应推广应用。