硬质耐磨强化涂层技术可以有效弥补不同应用环境中基体材料的性能不足，使其适应严苛的工作环境。从涂层体系来说，高承载件表面强化涂层体系主要包括碳氮化物、硼化物、氧化物等传统硬质涂层，以及金刚石、类金刚石、立方氮化硼、碳化硼、纳米多层结构涂层及纳米复合涂层等超硬涂层。过渡族金属碳氮化物具有硬度高、热稳定性好、耐腐蚀和抗高温氧化等性能优势，被广泛于机械切削、矿物开采、耐磨损和耐高温等部件。研究最早、应用最广泛的是TiN和CrN涂层。在高速钢刀具表面沉积TiN涂层后，刀具的使用寿命可提高十几倍甚至数十倍。但TiN涂层的氧化耐受温度只有550℃，相对较低，一定程度上限制了它的使用。CrN涂层比TiN涂层耐磨减摩、耐高温和耐腐蚀。中科院宁波材料所王永欣等人通过阴极电弧沉积制备了厚度达80μm的超厚CrN 涂层，从而达到长效耐磨的效果。对二元涂层引入第三种元素进行合金化，使涂层中产生多元金属化合物，能够进一步提高涂层的耐磨特性。例如对TiN涂层掺入C和B得到的Ti-C-N涂层和Ti-B-N涂层比原TiN涂层的硬度更高，摩擦系数更低，耐粘着磨损和磨粒磨损性能更好,其中用CVD法制备的Ti-B-N涂层硬度可达到50GPa，且涂层拥有很好的韧性。对TiC涂层掺入N、B、Si等元素得到的Ti-C-N、Ti-B-C、Ti-Si-C三元涂层，可不同程度提高TiC涂层的综合力学性能。当对涂层引入更多元素时，可制备四元及以上氮化物硬质耐磨涂层，池成忠等人采用多弧离子镀在高速钢基底上沉积制备了Cr-Ti-Al-Zr-N五元梯度超硬涂层，涂层硬度可达4400HV，膜基结合力达200N。以Al2O3、ZrO2、Cr2O3、TiO2为主的氧化物涂层，因具有高硬度、高化学稳定性和热稳定性等特性，也是硬质耐磨防护涂层的理想选择。其中Al2O3致密稳定，硬度最高，常用做高温机械零部件硬质耐磨涂层，但其脆性较大，可通过和TiO2复合的方式增加涂层的韧性。ZrO2涂层拥有高熔点、低导热系数、高热膨胀系数、良好高温稳定性、隔热性以及生物惰性，在航空、航天、等领域被广泛应用。具有高sp3含量的金刚石、类金刚石和具有立方结构的立方氮化硼、碳化硼等，相较其他普通耐磨硬质强化涂层，具有极高的硬度，极低的摩擦系数，突出的耐磨特性和化学稳定性。热丝化学气相沉积因稳定性好，沉积面积大，工艺简单等优点，被广泛用于制备金刚石涂层。中科院宁波材料所江南等人用CVD 法生长大单晶金刚石，并成功将其产业化类，金刚石（DLC）涂层结构介于金刚石结和石墨结构之间，其中的碳碳键以sp3共价键为主，混杂一定量的sp2键，因而具有和金刚石相近的高硬度、电阻率、导热系数、电绝缘强度和化学稳定性。通过调控沉积参数调控sp3键的含量，能够使涂层的硬度达到95GPa；同时，DLC中的sp2能够起到良好的润滑效果，使DLC涂层有很低的摩擦系数，广泛应用于轴承、齿轮、活塞等表面作为耐磨损表面强化涂层以及工具涂层。日本新潟大学Kyohei Horita等将DLC涂层应用于加工线路板的微型钻头，在钻头钻孔速度和使用寿命提高的同时，大大降低成本。西安工业大学杨巍等人利用DLC 涂层的优良生物兼容性，采用离子束法在微弧氧化处理后的钛合金表面沉积DLC 涂层，达到在人工关节表面制备耐磨保护涂层的目的。中科院宁波材料所汪爱英团队通过理论计算和实验相结合，对过渡族金属元素成键特性进行筛选分类，并采用离子束沉积和磁控溅射相结合的方式，对DLC涂层掺入金属元素以降低涂层内应力，实现高结合力DLC涂层的可控制备。另外，DLC属于亚稳态材料，超过300℃的高温环境下易发生sp3向sp2转变，导致涂层力学性能大幅度下降，DAMASCENO.J.C等通过对DLC涂层掺入Si元素，改善DLC涂层的高温稳定性。
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