为提高机械零部件表面耐磨、耐蚀等性能,延长零部件的使用寿命并满足特殊环境使用要求,需在机械零部件表面通过特定的方法涂覆具有特殊性能的涂层。同时,伴随着产业升级要求和环保压力的加大,利用先进技术手段,对某些环境污染严重、能耗高的表面处理方法进行升级或替代研究具有重要的现实意义、经济价值和社会效益。近年来发展起来的非平衡磁控溅射技术,被认为是较有前途的表面涂层制备方法,本研究针对采用非平衡磁控溅射技术对电沉积硬铬方法进行替代的工艺研究和设计,具体包括如下三个方面:(1)文献资料收集、分析及工艺现场调研:通过对资料及工艺的分析、调研,了解表面涂层制备技术发展现状及各方法优缺点,重点分析了非平衡磁控溅射技术制备硬质涂层与电沉积硬铬技术的原理与工艺特点。通过比较,电沉积硬铬技术具有环境污染严重、能耗高及涂层性能有缺陷等不足,因此,采用新技术替代电镀硬铬在机械零部件中的应用势在必行。(2)工艺实验和分析:为了验证非平衡磁控溅射技术替代电沉积硬铬的工艺可行性并为设备设计提供依据,本研究在充分掌握非平衡磁控溅射技术原理的基础上,针对液压杆件的特殊使用要求,在不同的沉积工艺下分别制备Cr、CrN涂层。通过对涂层的性能分析,验证了方法的可行性,并确定了可用的非平衡磁控溅射工艺参数。(3)非平衡磁控溅射设备相关设计与计算:依据工艺实验及分析结果获得的相关技术参数,作者基于非平衡磁控溅射技术设计一套用于液压杆件小批量生产的溅射装置(UBM450-Ⅰ)。作为重点,对真空室、真空系统、工件架、磁控溅射靶、控制系统等进行了相应的设计分析和计算。