利用表面涂层的方法在纺丝用微型冲针表面沉积硬度高、结合力强的碳膜,有望缓解冲针在工作环境中长期遭受的冲击磨损情况。遗憾的是,镀膜外场中的尖端效应阻碍着薄膜在微型异面工具表面的成功沉积。本文首先利用两步法在针头表面沉积金刚石薄膜,在此期间探讨电场和温度场中的尖端效应,籍此,提出微型针头在镀膜外场中尖端效应的作用机理,为针头镀膜提供理论指导;然后在冲针表面沉积Cr掺杂类金刚石薄膜,探究Cr掺杂量与薄膜硬度、结合力、针头耐冲击磨损性能之间的关系;改变针头的基底粗糙度,探究基底粗糙度与膜基结合力、针头耐冲击磨损性能之间的关系,最终找到针头冲击工况下的优化参数。主要结论有:(1)微型针头在镀膜外场中的尖端效应与其内部自由电子重新排布有关。微针处在外场中时,其内部自由电子会不断吸收外场提供的能量以摆脱原子核的约束,并在脱离束缚后优先向曲率小的尖端移动,导致尖端电子集中,产生尖端效应。(2)Cr掺杂量通过调控薄膜中物相组成和不同类型碳键的相对含量影响针头耐冲击磨损性能。铬与碳反应生成金属碳化物,改变了薄膜的物相组成,同时,碳化物改变了薄膜中sp~2、sp~3碳键的相对含量,进而影响薄膜的力学性能。结果显示,Cr含量为11.08的镀膜针头的耐冲击磨损性能最优。(3)针头基底粗糙度通过改变基底与薄膜的界面接触状态影响针头耐冲击磨损性能。薄膜内应力、界面机械锁合力、界面空隙随基底粗糙度发生变化,当基底粗糙度为72.94 nm时,临界载荷达到最大值72.24 N,薄膜对针头的改性效果最好。