活塞環作為發動機關鍵運動部件,在高溫、高速、高壓及潤滑惡劣的工作條件下,隨著發動機功率的提高,面臨著更為嚴峻的摩擦磨損問題。因此,科研工作者通過采用表面處理技術(如激光熔覆、熱噴涂、電鍍、氣相沉積等)提高其耐磨損性能,能夠有效地提高其使用壽命。各處理方法的優缺點決定了其在工程領域方面的應用,其中氣相沉積不僅可以沉積金屬、合金涂層,還可以沉積多種多樣的化合物、非金屬、半導體、陶瓷和有機物的單層或多層結構涂層,被廣泛應用于機械、電子、航空等重要工業領域。氣相沉積TiN陶瓷涂層因其具有高的硬度能夠提高工件耐磨性、延長其使用壽命,而成為產業化的硬質薄膜材料。與TiN相比,CrN膜具有低的內應力、更好的韌性、耐磨和耐腐蝕性能等優點,在一些應用領域如汽車、船舶等,CrN薄膜具有更強的應用性能,是繼TiN薄膜之后的研究熱點之一。在CrN薄膜制備過程中,工藝參數對其膜層結構及性能影響很大。

　隨著偏壓的升高,CrN膜層表面粗糙度下降,硬度及結合強度升高;偏壓過高時膜層綜合性能下降,在-100V時膜層綜合性能達到。通過提高占空比,有效地提高了Cr膜層表面質量,并改變其擇優取向。電弧離子鍍技術制備CrN薄膜工藝參數對其性能影響展開研究,以工作氣壓、靶電流和偏壓為影響因素,設計正交試驗,系統分析各工藝參數對CrN薄膜組織和性能的影響,為CrN薄膜工程化應用奠定一些基礎數據。當偏壓過大時,大尺寸的熔滴也被等離子體轟擊脫落,沉積表面熔滴數量減少,致密性得到提高。隨著氣體壓強的增加,熔滴數量不斷減少,薄膜致密性逐漸升高。這是因為,隨著氣壓的增加,等離子體與Cr熔滴相互碰撞次數增加,散射作用增強,削弱Cr熔滴的遷移速率,從而降低其到達沉積表面的幾率,薄膜表面質量得到提高。