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

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.

关键词：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

所属期刊栏目：36

分类号：TG174;TG178(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;北京市自然科学基金;国家科技基础资源调查专项资助项目

在线出版日期：2023-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：189-199