改善关键摩擦副零部件材料的表面防护性能是确保机械系统在海水环境下长寿命稳定运转的一个非常重要的手段。本研究采用多弧离子镀技术制备了适用于海水环境不锈钢表面防护的MeC/a-C纳米复合涂层。并通过工艺设计实现了涂层不同组分和结构的可控制备,随后深入讨论了MeC/a-C涂层在大气环境和海水环境中的摩擦学机理。主要研究内容如下:1.比较了CrC涂层和316L不锈钢与WC-Co对偶球在干摩擦、去离子水和海水润滑情况下摩擦学性能,发现无论在何种环境下,CrC涂层的防护性能都要优于316L。两种试样的摩擦系数值和磨损率值,在干摩擦、去离子水中摩擦和海水中摩擦条件下依次递减。富碳CrC涂层因其具有高硬度、致密紧凑的结构、在腐蚀性海水中良好的化学惰性以及生成防护性表面钝化膜的能力,可以作为良好的抗磨抗腐蚀材料。2.研究了不同组分的Cr-C涂层的微观结构演化和其在海水环境下的防护性能。发现随着乙炔流量的增加,沉积的Cr-C纳米复合涂层结晶形态经历了由结晶CrC为主,非晶相点缀其中,到纳米晶CrC镶嵌在非晶碳中的结构转变。随着乙炔流量的进一步增加,涂层成为完全的非晶结构(包含着非晶碳化物相和非晶碳相)。结合实验观察和理论计算,证明沉积过程中出现了sp~2C-C的相分离现象。逐渐增加的以sp~2C-C主导的非晶相在增加韧性和附着力,减小摩擦系数和改善磨损方面起着主要的作用。涂层的磨损率由摩擦决定,而非硬度。相比于干摩擦,涂层在海水中具有更低的摩擦系数,磨损率反而更高。富Cr涂层在海水中表现出更好的耐腐蚀性能。3.研究了不同沉积偏压下VC纳米复合涂层的微观组织结构和机械性能,以及其在海水坏境下的防护性能。发现偏压显著影响碳的成键。在较高偏压下,残余压应力和纳米复合结构的适当调控促使涂层兼具高硬度和高韧性。涂层强且韧的纳米复合结构使其具有良好的耐磨性。同时,高偏压制备的涂层表面更光滑、结构更致密,这样高偏压下制备的涂层具有更优异的耐腐蚀性能。