涂层作为一种改善材料性能的有效手段在工程中得到了广泛的应用,特别是其优异的耐磨、耐腐蚀性能能够有效地提高材料的耐磨性和使用寿命。采用磁控溅射的方法,改变制备中的三个关键参数——温度、基底偏压和电源频率制备了一系列厚度在约1.4微米的二硼化钒涂层。随后用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对涂层的结构进行了表征。然后用纳米压痕、维氏压痕、划痕仪对涂层的机械性能进行了测试,试着建立起制备参数与结构、结构与性能间的联系。测试结果表明:涂层的微观结构随着制备参数的变化而变化。沉积温度主要控制了沉积原子在基片上的扩散能力,而偏压与中频频率改变的是原子或离子的轰击能量。温度升高,涂层呈完全的(001)择优取向,而且结构变得致密呈现类似非晶的结构;基底偏压的上升也使得涂层致密且(001)/(101)的比例不断上升;类似的结果同样呈现在中频频率上。随着结构的致密化,涂层的机械性能明显的得到增强。硬度从19.7 GPa升高至43.6 GPa。而维氏压痕测得的裂纹长度并没有下降的趋势,说明韧性与本实验中的涂层结构没有联系。涂层的摩擦学行为通过UMT-3摩擦磨损试验机进行了测试,并用表面轮廓仪、扫描电子显微镜(FESEM)以及能量衍射分析(EDS)进行了深入分析。测试结果表明:VB2涂层的摩擦系数为~0.7,不随结构的变化而变化;当测试压载为2 N时,涂层的磨损率与结构的关系不明显,即涂层结构的明显变化并未引起磨损率变化,磨损率均处于6.8-9.2×10-16 m3/N m这个范围内。但当压载为5 N时涂层的磨损率出现了明显的变化。只有若干样品仍能处于10-16 m3/N m这个量级,其余均快速失效。为了进一步对涂层的应用范围进行扩充,对其中一个样品进行了在空气中的500°C高温磨损性能。并用FESEM对高温磨损后的表面形貌及高温退火后的形貌进行了表征。测试的结果表明:经过高温退火后,表面形貌变化明显;高温摩擦系数先低后高至~1.2,并没有出现自润滑现象。