通过制备固体润滑涂层可有效解决由摩擦磨损造成的机械、材料等失效问题。采用激光熔覆-离子渗硫复合处理技术制备的固体润滑涂层能够降低材料表面的摩擦系数,提高工件的使用寿命,但当前研究多集中于Fe S、Mo S2等金属硫化物膜的制备,侧重润滑薄膜的微观表征、摩擦磨损性能等,对硫化物薄膜的形成机理没有深入研究。本文采用激光熔覆技术制备镍基合金熔覆层和铁基合金熔覆层并在不同熔覆层表面进行离子渗硫,渗硫实验中变量选取升温及不同保温时间,通过分析渗硫气体在渗硫过程中的作用、升温及不同保温时间下渗硫层的微观形貌和成分变化,结合等离子体反应原理研究H2S气氛下不同渗硫层的形成过程和机理。镍基合金熔覆层的物相主要有（Fe,Ni）固溶体、Cr7C3、WC等,渗硫后的镍基合金渗硫层物相中包括熔覆层基体相和硫化物相Fe S、Fe S2。渗硫过程中,升温时氢离子、氩离子等粒子的轰击使镍基合金熔覆层表面形貌更加清晰立体,但对成分影响很小。渗硫过程中硫化物更易生成在Cr元素含量低、Fe元素含量高的物相。保温35-40分钟时镍基合金熔覆层表面基本完全被细小的硫化物覆盖,随着保温时间的延长,所生成硫化物除Fe S外还易形成Fe S2和单质S,且硫化物颗粒有团聚的倾向。保温超过1.5小时后,渗硫时间的延长对渗硫层中元素含量变化起到的作用降低。保温2.5小时的镍基合金渗硫层疏松多孔、凹凸不平,部分区域有大颗粒硫化物组成的团簇型岛状凸起。铁基合金熔覆层的主要物相为（Fe,Cr）固溶体、Cr-Fe-B的化合物和（Fe,C）固溶体,渗硫后硫化物相主要有Fe S、Fe S2。升温过程中氢离子、氩离子等粒子的轰击对铁基合金熔覆层表面形貌产生的影响有限,对其成分影响较大,使不同区域铁元素原子百分比均下降了7%-9%左右。渗硫过程中硫化物更易生成在Cr元素含量低的区域,保温15分钟时铁基合金熔覆层表面已完全被硫化物覆盖且硫化物分布均匀;保温1小时后铁基合金熔覆层表面形成了Fe S百分含量更高、更平整、致密均匀的渗硫层,不同形貌区域各元素原子百分比相差很小。保温超过1小时至1.5小时后,渗硫时间的延长对渗硫层中元素含量变化起到的作用很小。相较于镍基合金熔覆层,铁基合金熔覆层表面生成硫化物的效率更高、形成的渗硫层更加平整致密,且其中的Fe S含量更高。H2S离子渗硫过程可以包括渗硫介质的化学反应、硫介质的迁移及硫化物的生成、形成硫化物层三部分。升温过程中起到主要作用的是氢离子和氢原子,氢离子在电场中具有强烈的溅射作用,可以促进熔覆层表面的铁原子逸出至气氛中为后续硫化物的生成提供基础。保温过程中H2S分子与高能电子e-*碰撞,成为激发态H2S*或被电离成为正离子H2S+并进一步分解;同时H2S分子与正离子H2+、H+和Ar+等发生碰撞生成H2S+、S+、S等粒子。熔覆层中溅射出的铁原子和气氛中的活性硫原子发生反应生成硫化物优先吸附到熔覆层表面的晶体缺陷和晶界处形成Fe S晶核,硫化物不断生成并累积成为渗硫层。