【摘 要】
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镁合金,作为21世纪最具前途的绿色工程材料,以轻质高强等优势在汽车、轨道交通、航空航天、海洋工程等领域轻量化发展备受关注。然而,镁合金的化学活性高,硬度和强度低,导致其耐蚀耐磨性能不佳,这严重地阻碍了其广泛应用。本研究结合微弧氧化（MAO）技术、闭合场非平衡磁控溅射技术以及等离子体增强化学气相沉积技术,在AZ31B镁合金表面构筑MAO/类金刚石碳基薄膜（DLC）复合涂层。采用扫描电子显微镜（SEM
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镁合金,作为21世纪最具前途的绿色工程材料,以轻质高强等优势在汽车、轨道交通、航空航天、海洋工程等领域轻量化发展备受关注。然而,镁合金的化学活性高,硬度和强度低,导致其耐蚀耐磨性能不佳,这严重地阻碍了其广泛应用。本研究结合微弧氧化（MAO）技术、闭合场非平衡磁控溅射技术以及等离子体增强化学气相沉积技术,在AZ31B镁合金表面构筑MAO/类金刚石碳基薄膜（DLC）复合涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪（CA）和拉曼光谱（Raman）等表征方法,研究了样品的表/截面形貌、元素分布、润湿角以及分子结构;通过划痕仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站和中性盐雾试验箱等测试手段,研究了涂层的结合强度、硬度、摩擦磨损性能和防腐性能。结果表明:（1）元素（Cr、Si和H）掺杂DLC薄膜未完全覆盖MAO涂层表面微孔;但能显著增强MAO涂层的减摩抗磨性能,其中Si掺杂DLC复合涂层表现出最佳的摩擦学性能,其摩擦系数与磨损率由MAO涂层的0.5和1.05×10-5 mm~3/（m·N）分别降至0.17和3.4×10-6 mm~3/（m·N）;与MAO涂层(4.27×10-7 A/cm~2)相比,H掺杂DLC复合涂层的自腐蚀电流密度(3.26×10-7 A/cm~2)降低。但是Cr掺杂DLC复合涂层的自腐蚀电流密度与MAO涂层相比增大一个数量级,这是由于Cr元素与Mg电位差较大容易发生微区电偶腐蚀,降低MAO涂层的腐蚀防护能力。尽管在中性盐雾实验结束后H-DLC薄膜发生剥落失效,但是MAO涂层保存完整,相比之下H元素掺杂更有利于提高复合涂层的耐蚀性能。（2）聚二甲基硅氧烷（PDMS）能覆盖MAO/DLC复合涂层表面的微孔,并赋予涂层表面疏水性能;改性10分钟的复合涂层接触角为112.4°;摩擦系数和磨损率分别为0.15和3.18×10-6 mm~3/（m·N）;自腐蚀电流密度(9.92×10-3μA/cm~2)比MAO/DLC复合涂层(6.73×10-2μA/cm~2)降低了1个数量级,中性盐雾试验720 h未见明显腐蚀。PDMS封孔、减摩和疏水的协同作用,有效提高了复合涂层的防腐抗磨性能。（3）在MAO涂层表面可以沉积厚度达8.6μm的多层DLC薄膜,与MAO涂层相比,其摩擦系数（0.08）降低了9倍,磨损量(1.44×10-6mm~3/（m·N）)降低了一个数量级;自腐蚀电流密度最少降低了1个数量级,10周期DLC薄膜的自腐蚀电流密度为3.9×10-3μA/cm~2,与MAO涂层相比降低了两个数量级,中性盐雾试验816 h未见明显腐蚀。多层DLC薄膜不仅可以有效的封闭MAO涂层表面的微孔,而且多层结构也延长了腐蚀介质的渗透路径,从而增加了复合涂层的耐蚀性。
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