轧辊是压管机的核心部件,通过两个轧辊的挤压改变金属管的弯曲尺寸,金属管的尺寸精度是由轧辊的耐磨性和表面质量来实现弯曲成型控制,对轧辊尺寸的精度和对缝焊接性能具有很高的要求。轧辊在工作过程中极易产生磨损、剥落、腐蚀、疲劳裂纹、缠辊、粘辊等失效形式,其中剥落、磨损和腐蚀是典型的失效形式,本文采用真空离子镀的方法在材料为45钢的轧辊表面涂覆CrAlNx涂层,优化制备了 CrAlNx涂层的生产工艺,研究了 CrAlNx涂层的结构、摩擦性能与腐蚀性能。通过现代分析手段扫描电子的显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法进行了涂层表面形貌、截面结构和涂层厚度的测试分析,以及涂层表面和截面的元素分布和化合物成分等内容进行了详细研究;通过摩擦磨损实验研究了不同摩擦副、不同载荷下和不同转速条件下CrAlNx涂层的摩擦学特性;通过电化学实验研究CrAlNx涂层的耐腐蚀特性。研究结果表明:实验制备的CrAlNx涂层在本底真空1E10-3Pa、工作真空1E10-1Pa、靶材电流160A,电压600V、氩气流量700sccm、氮气流量500sccm、偏压65V条件下,SEM测试结果显示涂层表面光滑、平整,涂层与轧辊材料结合紧密,无空隙和卷曲界面;在GCr15和Si3N4两种不同配副件条件下,CrAlNx涂层摩擦系数均随速度和载荷的增加而降低;在相同滑动速度和法向加载条件下,Si3N4为配副件时CrAlNx涂层的摩擦系数小于GCr15为摩擦副时的摩擦系数;CrAlNx涂层的磨损率随加载载荷增大而增大,其中GCr15摩擦副条件下,磨损率增长量随载荷增加先增大后减小,Si3N4配副件条件下,磨损率增长量随载荷增加而增大;随着滑动速度的增加,GCr15配副件条件下CrAlNx涂层的磨损率增大,Si3N4配副件条件下CrAlNx涂层的磨损率减小;CrAlNx涂层的磨损方式主要表现为黏着磨损和磨粒磨损的混合形式,由于金属摩擦副互溶性好,黏着倾向大,易行成黏着磨损,且黏着撕裂的碎屑,形成三体磨粒,又造成磨粒磨损,摩擦系数降低,Si3N4配副件条件下,由于其高的热力学稳定性以及良好的抗腐蚀性,黏着倾向小,CrAlNx涂层的磨损方式主要表现为磨粒磨损;实验制备的CrAlNx涂层的平衡电位、自腐蚀电位和腐蚀电流等均有改善,涂层的耐腐蚀性能进一步提高。