在刀具领域，弧离子镀TiN涂层依靠其较高的硬度，较强的膜基结合力和较低的摩擦系数已经得到大规模的应用。然而，尽管TiN涂层具有这些优异的力学性能，但由于它本身较差的热化学稳定性限制了其在高温条件下的应用。近几年，由于在TiN的基础上引入了Al元素而进一步提高了涂层的显微硬度和改善了抗氧化性能，因此，TiAlN涂层逐渐被人们重视。从涂层工件的应用角度考虑，影响其使用寿命和工作性能的主要因素是涂层与基体材料的结合强度。
本文研究了工艺参数对涂层和基体结合力的影响，以及定量确定主要工艺参数对膜基结合强度的贡献程度，从而得到结合强度最优的TiAlN涂层，以更好满足此类产品的应用要求。
利用弧离子镀技术在SKD61模具钢表面制备TiAlN涂层，SKD61模具钢的成分(质量分数，%)为：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；基体表面抛光至1μm。模具钢基材被固定在真空腔的中心，在Ti、Al原子比为1∶1的靶工作过程中以10r/min的固定速度旋转。
通过研究工艺参数对涂层表面性能和结合力的影响，得出获得最优性能涂层的工艺参数为：弧流60A，基体温度220℃，预处理基体偏压-450V，沉积基体偏压-800V，工作压强1.3Pa，基体预处理时间15min。优化后的涂层与基体的临界载荷达到56N，比优化前最大临界载荷提高43%。
从TiAlN薄膜的生长特征看，最小膜基结合力的涂层主要表现为(Ti，Al)N相的(111)生长方向，而最大膜基结合力的涂层主要是(Ti，Al)N相的(111)、(200)和(220)的竞争生长。因此，TiAlN薄与模具钢基体结合力的改进主要归功于涂层的高硬度和TiAlN相(111)，(200)和(220)取向的竞争生长。
