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齿轮作为基础传动部件，广泛用于成套机械装备中的机械传动系统。随着现代工业的发展，齿轮不仅需要具备高速、重载、高精度、长寿命等性能要求，同时也需适应小尺寸、轻量化的发展趋势，提高齿面硬度进而提高轮齿单位面积强度则是满足以上要求的有效途径。随着表面工程技术的发展，采用高硬度涂层技术提高齿面硬度、提高齿轮承载能力也成为齿轮强化技术研究的重要方向。本论文源自国家自然科学基金资助项目“齿轮表面超细晶梯度涂层制备工艺及性能的研究”（编号：51275548），选择典型齿轮材料40Cr为研究对象，研究齿面磁控溅射制备氮化铬(CrN)涂层的工艺及其对摩擦磨损性能的影响。研究内容包括以下几个方面： (1)通过正交工艺试验，研究不同热处理的40Cr基体以及氮气流量、工作真空度、靶功率、沉积时间等工艺参数对CrN涂层表面形貌、粗糙度、硬度、结合力等的影响，获得磁控溅射CrN涂层的优化工艺。 (2)采用纳米压痕仪、显微硬度计、划痕仪，研究优化工艺下调质40Cr与离子氮化40Cr磁控溅射CrN涂层的硬度及其分布、结合力，观察显微组织特征并分析CrN涂层的相结构特点。 (3)通过摩擦磨损试验，对比磨痕宽度、深度、形貌以及磨损体积随摩擦试验条件的变化规律，结合组织结构、硬度、结合力，分析不同的表面热处理状态沉积CrN涂层的摩擦磨损性能。 以上研究表明：基体组织不同，磁控溅射工艺参数对CrN涂层粗糙度、膜厚、硬度及结合力等指标的影响规律存在明显差异，获得的正交优化工艺不同。40Cr调质基体上磁控溅射沉积CrN涂层的最优工艺参数为：N2流量40sccm，工作真空度1.2Pa，靶功率150W，镀膜时间120min，CrN涂层硬度为14.07GPa，弹性模量为215.24GPa，结合力为24.0N；氮化40Cr表面的优化工艺为N2流量40sccm，工作真空度0.8Pa，靶功率150W，沉积时间60min，其CrN涂层硬度为15.7GPa，弹性模量237.33GPa，结合力达到了31.2N，优化工艺得到的涂层其组成相均为CrN，对比发现氮化表面上制备的CrN涂层晶粒更为细小，表面硬度更高，与基体形成平缓的硬度梯度，结合力大；对比两种不同工艺下沉积涂层的摩擦磨损性能，发现在中低载荷下40Cr基体沉积CrN涂层均有较好的耐磨性，摩擦系数低于0.4，磨损体积降低了70％左右；随载荷增大，摩擦系数、磨痕宽度、深度及磨损体积增加明显；10N载荷时调质40Cr沉积CrN涂层的磨损体积降低76%，但是涂层磨损严重，出现剥落失效，而氮化表面沉积CrN涂层的摩擦系数、磨痕宽度、深度仍较小，磨损体积降低95%，40Cr采用离子氮化与CrN涂层处理显著降低涂层的磨损，更有利于提高耐磨性。