本发明公开了一种核电厂阀杆的涂层结构和阀杆及其制备方法，所述涂层结构包括由内向外依次设置的过渡层和无氢类金刚石层，所述过渡层的微观结构为纳米孪晶，所述涂层结构均匀地覆盖在所述阀杆表面。所述制备方法包括如下步骤：清洗阀杆后对阀杆进行等离子体表面活化，依次沉积过渡层和无氢类金刚石层，得到所述阀杆。本发明的核电厂阀杆的涂层结构和阀杆及其制备方法，有效提高阀杆表面的硬度，降低了阀杆的摩擦损失，使其抗耐磨性好，摩擦系数减小，提升了作业效率，进而提升阀杆的使用寿命，能够满足高温高压水环境下对阀杆抗冲击韧性、耐腐蚀性、抗磨损性能的技术性能要求，有效降低生产成本。