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机械传动装置中,齿轮的失效占到失效总数的绝大部分,齿轮在传动过程中的受到弯曲应力、接触应力、冲击力等多种力的综合作用,产生的失效形式多种多样。传统的表面强化工艺（整体淬火、表面淬火、氮化等）逐渐不能满足工业生产的需要,新型表面强化技术（PVD、CVD）正受到越来越多人的关注。本文主要利用多弧离子镀技术在常用齿轮钢40Cr表面制备TiAlN/TiN膜层,研究不同工艺参数对膜层的表面形貌、内部组织结构、显微硬度、抗氧化性能及摩擦磨损性能的影响。制备TiAlN/TiN膜层所采用的靶材为纯度为99.99%纯铝靶和工业级纯钛靶,镀膜参数为基体负偏压0～500V,钛靶电流60A,铝靶电流40～80A,N2分压0.3～1.3Pa,沉积温度200℃,镀制时间90min。研究结果表明:基体负偏压对膜层性能有很大的影响,过高或过低的基体偏压会使得膜层表面不平整,表面显微硬度降低。基体负偏压越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越低;靶材电流对膜层性能也有显著影响,电流越高膜层表面越不平整。显微硬度则随着靶材电流的升高而先上升后降低。电流越高,膜层中Ti、Al原子的含量就越高;N2分压的升高对改善膜层表面形貌起有利的影响,但是过高的N2分压也会导致靶材表面“氮中毒”,使得膜层显微硬度下降,膜层中Ti、Al原子的含量下降。TiAlN/TiN膜层的抗氧化性能要大大优于40Cr基体和TiN膜层。在200℃空气环境中,40Cr基体表面已经出现十分明显的氧化痕迹。温度到700℃时,表面生成的氧化皮明显增厚并开裂脱落,完全不能保护基体。TiN膜层在200℃空气环境中显示出的抗氧化性能较好,但到700℃时,TiN薄膜被完全氧化,颜色从本来的金黄色变为棕色并且表面出现剥落,露出基体。TiAlN/TiN膜层无论在200℃还是700℃的环境中都表现出了优异的抗氧化性能,膜层完整,无开裂,无剥落。研究TiAlN/TiN膜层在干态旋转滑动条件下的摩擦磨损性能的主要试验参数为:法向载荷10～30N,线速度13188mm/min,持续时间10min。通过对比40Cr在相同条件下的试验结果我们发现,TiAlN/TiN膜层的摩擦系数和磨损量都要大大低于40Cr。同时我们还发现随着法向载荷的增大膜层的摩擦系数呈下降趋势。