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Cr基硬质涂层被认为是一类极具潜力的防护涂层，在切削工具以及模具上已经得到了广泛的应用。其中CrN涂层具有良好的韧性和耐腐蚀性能，但硬度不高。Cr2O3涂层具有高的硬度、特殊的光学特性、优异的化学稳定性、低的摩擦系数等优点。但在实用过程中，Cr2O3涂层经常由于自身脆性高和内应力较大而导致涂层开裂或从基材上剥落，使涂层过早失效。目前制备CrN涂层和Cr2O3涂层的方法很多，其中电弧离子镀技术由于具有粒子能量高、离化率高和沉积速率快等优点而被认为是一种非常高效的物理气相沉积(PVD)技术。 为了更好地实现Cr2O3涂层和CrN涂层优势互补、取长补短，近年来人们对CrN/Cr2O3双层结构涂层和Cr-O-N涂层进行了探索性的研究，但还不够系统和深入;而对于CrN/Cr2O3叠层复合涂层则鲜有报道。本论文在前人工作的基础上，分别从表面形貌、组织结构和性能的角度对电弧离子镀Cr过渡层、单一CrN涂层和Cr2O3涂层的沉积工艺进行了优化，系统研究了厚度比例、O2流量（O含量）、调制周期分别对CrN/Cr2O3双层涂层、CrN/Cr-O-N双层涂层和CrN/Cr2O3叠层复合涂层等不同形式的CrN/Cr2O3复合涂层组织结构和性能的影响。 对于CrN/Cr2O3双层结构涂层，我们发现CrN层的加入可有效降低CrN/Cr2O3双层涂层的内应力。随着厚度比例的增大，显微硬度逐渐下降;虽然涂层与基体之间的结合强度明显提高，但存在Cr2O3优先剥离的问题。表面粗糙度对摩擦系数的影响存在一个临界值（Ra=0.13μm），低于临界值时摩擦系数变化不大。当CrN∶Cr2O3厚度比例为2∶1时，CrN/Cr2O3双层结构涂层拥有最佳的耐磨性。 为了解决Cr2O3优先于CrN层剥离的问题，我们研制了一种带有Cr-O-N中间层的CrN/Cr-O-N/Cr2O3准梯度三层结构涂层。与界面宽度仅有5nm的CrN/Cr2O3双层涂层相比，加入了Cr-O-N层的三层涂层中CrN层与Cr-O-N层、Cr-O-N层与Cr2O3层都有部分晶粒向彼此延伸。性能测试表明，Cr-O-N中间层的加入很好地解决了双层涂层Cr2O3层优先剥离的问题。 为了减小Cr-O-N涂层与基材之间的成分和性能的差异，我们在Cr-O-N层与基体之间加入一定厚度的CrN层，形成CrN/Cr-O-N双层涂层。经研究发现，O元素在Cr-O-N层厚度方向上并非均匀分布，而是由于二次氧化和定向扩散效应引起表层富O的“梯度过渡区”。随着深度的加深或O含量的减少，出现了Cr2O3→CrN的变化趋势。Cr-O-N层的组织结构由里及表呈现出CrN→（CrN+非晶）→（非晶+Cr2O3）→Cr2O3的变化。随着O2流量的增加，Cr-O-N层表面大颗粒迅速被层状剥落形貌取代，其沉积速率先增大后减小;纳米压痕硬度先增大后趋于平台值30 GPa左右，而H/E和H3/E2值在O2流量为20 sccm时达到最大;摩擦系数也逐渐降低。 采用电弧离子镀技术通过交替改变沉积气氛，在M2-HSS基体上制各了调制周期约数百纳米的CrN/Cr2O3叠层复合涂层。在CrN/Cr2O3叠层复合涂层两层之间存在两种转变:清晰界面和没有明显界面的过渡区。清晰界面两侧CrN层和Cr2O3层结晶良好。过渡区的微观结构由细小的纳米晶粒弥散分布于大量非晶中组成。随着调制周期Λ的减小，显微硬度由于界面强化效应先提高，在Λ=590 nm处达到峰值3634 HK25g后下降;结合强度则先提高、后趋于不变;摩擦系数和磨损率则由于力学性能的改善而逐渐降低。调制周期Λ=590 nm的CrN/Cr2O3叠层复合涂层具有最好的综合性能。