基体偏压对316L不锈钢表面多层Ti-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

作     者：李超 马国佳 孙刚 张博威 刘星 张昊泽 吴俊升 LI Chao;MA Guojia;SUN Gang;ZHANG Bowei;LIU Xing;ZHANG Haoze;WU Junsheng l

作者机构：北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空重点实验室北京100024 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2023年第36卷第1期

页      面：189-199页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51771027) 北京市自然科学基金(2212037) 国家科技基础资源调查专项(2019FY101400)资助项目 

主　　题：基体偏压 中频磁控溅射 类金刚石蒲膜(DLC) 摩擦磨损性能 腐蚀 

摘      要：在严苛海洋环境下,传统单一的Ti掺杂类金刚石薄膜(DLC)无法满足减摩耐磨及耐腐蚀性能的要求,仍须进一步探索.为促进DLC薄膜在严苛海洋环境下的应用,采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜.通过SEM、拉曼光谱、XPS、纳米压痕测试、摩擦磨损试验及电化学测试等方法,重点研究基体偏压对薄膜结构、力学性能、摩擦性能及耐腐蚀性能的影响规律.结果显示:随着基体偏压从-60 V到-120 V,薄膜中sp3-C/sp2-C比值逐渐增大,薄膜硬度及弹性模量逐渐增大;薄膜结合力呈现先增大后减小的趋势,在-80 V时达到最大24.5 N;在7N的法向载荷下,薄膜磨损失效时间先增大后减小,偏压为-80 V时磨损寿命最长;316L不锈钢和所有薄膜的阳极极化曲线都表现出明显的钝化现象,在偏压为-120 V时,薄膜的维钝电流密度比316L不锈钢低两个数量级,表现出优异的耐蚀性;薄膜电阻Rf和电荷转移电阻Rct逐渐增大,薄膜的耐腐蚀性能逐渐增强.Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜的多层结构和元素掺杂相结合的设计有效提高了316L不锈钢的耐腐蚀性能和减摩耐磨性能,拓宽了类金刚石薄膜在严苛海洋服役环境下的应用范围.