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现代生产中，机械零部件常常需在高温、重载荷、无润滑等恶劣条件下工作，它们的失效往往是因为发生表面磨损、腐蚀或高温氧化。表面性能低劣是材料失效的重要原因之一，且由此造成的损失十分惊人。轴承钢通常用做机器轴承、轴承滚珠，轴承套圈等，还可用于各类工具或模具。作为承载部件，它的寿命将决定性地影响着整个系统的正常运行。根据权威部门统计的数据，这类钢件失效形式主要有表面划伤、擦伤、磨损等，尤其是在无润滑条件下工作时，磨损极为严重。提高其硬度、耐磨损、耐腐蚀等性能可延长其使用寿命，为工业生产节约成本，创造出更大的经济价值。本论文利用磁控溅射法在GCr15轴承钢片上沉积CrN和TiAlN保护涂层，并创新性地使用了国产高功率脉冲磁控溅射电源。 本论文利用反应磁控溅射法沉积CrN和TiAlN涂层，探索了氮气流量比和基片偏压对CrN涂层的结构和性能的影响，还探索了氮气流量比和工作气压对TiAlN涂层的结构和性能的影响。实验利用XRD、FESEM、EDS、AFM、洛氏硬度计、显微硬度计测试和分析涂层的结构、成分、形貌、膜基结合及显微硬度，以获得优化工艺参数。 研究CrN涂层发现:(1)在氮气流量比(20％，30％，40％，50％)和基片偏压(0，50V,100V,200V)下均制得CrN涂层，且涂层均呈柱状生长，主要含金属Cr、Cr2N和CrN相。(2)随着氮气流量比的增大，沉积速率下降，显微硬度先增大后减小。当氮气流量比增大到40％后，涂层中Cr、N原子比接近1∶1，形貌呈三角锥状。氮气流量比为40％制备的CrN涂层相对最好，具有较高的沉积速率(0.69μm/h)，涂层与基体结合较好，硬度HV0.01达1752。(3)随着基片偏压的增大，沉积速率下降，显微硬度增大。涂层中Cr、N原子比几乎维持1∶1不变，与基片施加偏压的大小无关。基片偏压为50V制备的CrN涂层相对最好，沉积速率(0.53μm/h)较高，涂层与基体结合很好，硬度HV0.01达2372。 研究TiAlN涂层发现:(1)在氮气流量比(16％，20％，30％，40％)和工作气压(0.3Pa，0.5Pa，0.7Pa，1.0Pa)下均制得TiAlN涂层，且涂层也均呈柱状生长，主要存在Ti3AlN、AlN和TiN等相。(2)随着氮气流量比的增大，涂层沉积速率下降，硬度先增大后减小，晶粒尺寸增大。氮气流量比为20％制备的TiAlN涂层相对最好，晶粒尺寸小(约100nm)、粗糙度低(1.508nm)、涂层与基体结合较好、硬度HV0.01达1302;(3)随着工作气压的升高，涂层沉积速率先上升后下降，硬度减小，粗糙度增大。工作气压为0.5Pa下制备的TiAlN涂层相对最好。 为进一步研究涂层，在优化工艺参数的基础上，分别利用直流和高功率脉冲磁控溅射电源制备CrN和TiAlN涂层，在载荷1N、线速度0.1m/s的条件下做干摩擦磨损测试。研究发现:(1)空白对照组未镀膜轴承钢摩擦系数约0.75，摩擦系数较高，摩擦性能较差;(2)直流磁控溅射镀CrN涂层后的轴承钢摩擦系数0.65，高功率脉冲磁控溅射镀CrN涂层后的轴承钢摩擦系数约0.6。(3)直流磁控溅射镀TiAlN涂层后的轴承钢摩擦系数约0.7，高功率脉冲磁控溅射镀TiAlN涂层后的轴承钢摩擦系数约0.66。(4)镀膜后的轴承钢摩擦曲线总体较未镀膜的波动小。