316L不锈钢和钛合金表面DLC(Ni)薄膜的制备与性能研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：一专业硕士学位论文（工程硕士）带格式的:字体颜色:黑色316L不锈钢和钛合金表面DLC（Ni）薄膜的制备与性能研究硕士研究生：宋坤林指导教师：丁明惠副教授企业导师：刘洪汇研究员级高工学科、专业：材料工程论文主审人：盖登宇副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：一专业硕士学位论文（工程硕士）316L不锈钢和钛合金表面DLC（Ni）薄膜的制备与性能研究硕士研究生：宋坤林指导教师：丁明惠副教授学位级别：工程硕士学科领域：材料工程所在单位：材料科学与化学工

2、程学院论文提交日期：2018年5月8日论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofD.EngPreparationandpropertiesofDLC（Ni）filmson316LSSandTialloyCandidate:SongKunlinSupervisor:AssociateProf.DingMinghuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEng

3、ineeringSpeciality:MaterialsEngineeringDateofSubmission:May8,2018DateofOralExamination:June6,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公

4、开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人

5、保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日316L不锈钢和钛合金表面DLC（Ni）薄膜的制备与性能研究摘要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

6、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

7、机械性能进行表征；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。随着射频功率的增加，薄膜的沉积速率上升，粗糙度先下降后上升，射频功率为200W制备的DLC薄膜的表面粗糙度最低。XPS结果表明薄膜中得的化学键主要以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

8、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，表面粗糙度下降，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内应力增加，膜基结合力下降，同时薄膜的温度会急剧上升，使会导致薄膜的石墨化，使薄膜力学性能降低。NiI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