与传统微米级氧化铬（Cr₂O₃）涂层相比，纳米Cr₂O₃涂层具有更为优越的硬度和摩擦磨损性能。针对纳米Cr₂O₃涂层制备问题，本文在综述等离子喷涂Cr₂O₃涂层和纳米Cr₂O₃涂层研究进展的基础上，开展大气等离子喷涂纳米Cr₂O₃涂层的成套工艺研究，即在纳米Cr₂O₃粉体制备研究基础上，经喷雾干燥和热处理制成纳米Cr₂O₃团聚体，再经大气等离子喷涂制备纳米结构Cr₂O₃涂层，进而对涂层性能进行考察。本文研究内容主要如下：（1）采用低温氢还原烧结和机械球磨相结合的方法制备球形纳米Cr₂O₃粉末。采用正交设计原理考察机械球磨工艺，如球料比、球磨转速和球磨时间等对Cr₂O₃粉末粒径及形貌的影响并得出较优的机械球磨工艺。所制Cr₂O₃粉末平均粒径在60～120nm之间，外形呈球状，松装密度为1.21g/cm³，具有良好的结晶性能。（2）为解决纳米粉体不能直接进行等离子喷涂问题，采用喷雾干燥造粒法及热处理工艺对纳米Cr₂O₃粉末进行处理，以制得适合喷涂用的纳米Cr₂O₃团聚体。在考察料浆固含量、黏结剂、减水剂及喷雾干燥机工作参数（进风温度、风机功率、进料速率）等因素对纳米Cr₂O₃团聚体形貌影响的基础上，确定较优的喷雾干燥造粒工艺。基于此，对纳米Cr₂O₃团聚体热处理工艺进行研究，得出合理的烧结制度。所制纳米Cr₂O₃团聚体平均粒径为50μm左右，外形呈球状，松装密度为1.67g/cm³，振实密度为2.37g/cm³，流动性为48.5s/50g，具有良好可喷性。（3）在纳米Cr₂O₃及其团聚体成功制备的基础上，采用正交实验法考察并分析等离子喷涂工艺参数（电弧电流、氩气流量、电压、喷涂距离）对纳米Cr₂O₃涂层硬度、孔隙率及耐磨损性能的影响，确定了大气等离子喷涂纳米Cr₂O₃涂层较优工艺，进而对等离子喷涂纳米Cr₂O₃涂层的磨损机理进行分析。