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316L不锈钢和TC4钛合金由于其良好的力学性能以及较低的成本,广泛应用于海洋领域,但是在海水环境,316L不锈钢和TC4钛合金很容易受到摩擦从而加剧腐蚀,导致大量的财产损失。目前,磁控溅射是主流的物理气相沉积(PVD)表面处理技术之一,其制备的薄膜具有结合性能强和致密度高等优点。因此,本文采用磁控溅射技术制备DLC薄膜以改善316L不锈钢和TC4钛合金在模拟海水中的耐摩擦和耐腐蚀性能。采用射频磁控溅射技术在316L不锈钢和TC4钛合金上沉积了DLC薄膜和Ni-DLC薄膜,并通过拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对薄膜成分、形貌和结构进行了表征;用纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损仪对薄膜的力学性能进行表征;采用循环伏安法和交流阻抗法对薄膜在模拟海水中的耐腐蚀性能进行研究。本文通过调节射频功率来优化DLC薄膜的制备工艺,实验结果表明射频功率对DLC薄膜的形貌、结构和性能有重要的影响。随着射频功率的增加,薄膜的沉积速率上升。由断面形貌可知薄膜结构致密,厚度均一。XPS结果表明薄膜中的化学键主要以C-C键为主,有少量的C-O键。TEM分析显示DLC薄膜为无定型结构。随着射频功率的增加,DLC薄膜的硬度、弹性模量、耐磨性和膜基结合力先提高后下降,当射频功率为200W时,DLC薄膜的硬度、弹性模量、耐磨性和膜基结合力最好。提高射频功率虽然可以使薄膜致密度上升,薄膜的耐摩擦和耐腐蚀性能上升,但是过高的射频功率会导致薄膜的温度上升,使薄膜石墨化,薄膜力学性能降低。Ni元素的掺杂会改变DLC薄膜的性能,增加基体与薄膜之间的结合力,通过调节镍靶功率优化了Ni-DLC薄膜的制备工艺。Raman光谱表明当镍靶功率为10W制备的Ni-DLC薄膜中的sp~3键含量最高,TEM分析表明Ni-DLC薄膜中存在镍的纳米晶,镍靶功率从10W增加到40W,镍纳米晶数量增加。随着镍靶功率的增加,薄膜的中的sp~3键的含量有所减少,薄膜中Ni含量的增加会导致薄膜石墨化加剧,薄膜与基体之间的结合力逐渐上升,镍靶功率为10W制备的Ni-DLC薄膜的硬度和弹性模量明显要高于其他薄膜,同时薄膜在模拟海水中的摩擦系数也低于其他薄膜,增加镍靶的功率,会使薄膜的膜基结合力上升,但是薄膜的硬度和弹性模量会下降,薄膜在模拟海水中的耐腐蚀性能下降。