物理气相沉积（PVD）膜层综合性能优异,应用前景广阔,但PVD膜层薄和膜/基结合力差等问题突出。通过等离子氮化技术（PN）在基材和PVD膜层间制备渗氮过渡层,将渗氮层的高强度和PVD涂层优异性能结合,提高基材表面硬度,增强其耐磨性、耐蚀性和膜/基结合力,从而实现材料表面技术间的优势互补,拓展其应用范围。本文首先采用正交实验探索H13钢表面等离子氮化的最佳工艺。其次,研究H13基体和渗氮试样表面沉积Ti N、Cr N和Al Ti N薄膜的成分、组织、形貌和性能的差异进行对比分析,并探究了其磨损和腐蚀机制。最后,研究M2高速钢表面沉积PN、Cr N和PN/Cr N复合膜的成分、组织、形貌和性能,并探索涂层在划痕实验中剥落机制。研究结果表明:H13钢的渗氮层主要由α’-Fe、γ’-Fe4N和ε-F2,3N相组成。H13钢渗氮层硬度的影响因素依次为R（温度）＞R（气压）＞R（偏压）＞R（时间）,H13钢渗氮层厚度的影响因素依次为R（温度）＞R（气压）＞R（时间）＞R（偏压）。H13钢在辉光偏压600 V、渗氮温度520℃、氮化时间8 h和气压400 Pa工艺条件下综合性能最佳,表面显微硬度达1150 HV0.05,膜层厚度达175μm。此外,实验验证的结果与数学模型计算的结果相吻合。PN/PVD复合膜层技术中渗氮层对PVD沉积层起到有效的支撑作用,其中PVD沉积层与渗氮层间结构相似、结合紧密,表现出更佳的膜基结合力。单一PVD处理TIN、Cr N、AITi N膜层中,TIN摩擦系数、磨损体积均最小,其耐磨性能最佳。PN/PVD复合涂层同单一PVD膜层相比,耐磨性均出现提高。PVD及PN/PVD膜层磨损机制以磨粒磨损为主,伴有轻微的黏着磨损特征。单一PVD处理TIN、Cr N、AITi N涂层中AITi N耐蚀性最佳,PN/PVD复合涂层耐蚀性较单一PVD涂层进一步提升,其中PN/Cr N耐蚀性最佳。M2高速钢等离子氮化处理后马氏体α’-Fe（200）晶面的衍射峰宽化,表面显微硬度明显提高。PN和PN/Cr N试样显示出扩散型硬度曲线,PN/Cr N与Cr N膜层相比,具有更高的硬度和更佳的膜基结合力。M2、PN、Cr N和PN/Cr N试样中PN/Cr N复合膜摩擦系数、磨损体积均最小,耐磨性最佳。M2和PN试样磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,Cr N和PN/Cr N磨损机制为磨粒磨损。PN、Cr N和PN/Cr N表面氮化物相提高H13基体耐蚀性,PN/Cr N试样腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最佳。