润滑与密封

作者：苏峰华，陈艺昌，唐邕涛，孙建芳，陈彦军

单位：广州机械科学研究院有限公司；华南理工大学机械与汽车工程学院,,广州机械科学研究院有限公司；先进密封技术创新中心,,华南理工大学机械与汽车工程学院,,华南理工大学机械与汽车工程学院,,华南理工大学机械与汽车工程学院,

关键词：TC4钛合金;类金刚石薄膜;热氧化;模拟体液;摩擦-腐蚀

基金：国家橡塑密封工程技术研究中心开放基金课题；广东省基础与应用基础研究基金项目（2023A1515240006）

TC4钛合金用作人工关节时长期处于摩擦与腐蚀的耦合作用下，需对其表面进行合理改性以提升其服役寿命。类金刚石薄膜（DLC）因其优异的自润滑性和化学惰性在改善金属耐磨耐蚀方面具有应用的潜力。通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在TC4钛合金表面制备含氢DLC薄膜，同时采用表面热氧化（TO）钛合金作为对照。采用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）研究DLC薄膜和TO钛合金的表面形貌和化学组成；采用纳米压痕和划痕仪测试DLC薄膜和TO钛合金的表面硬度和结合力；采用摩擦-腐蚀试验机研究DLC薄膜和TO钛合金在Hank′s模拟体液中的摩擦-腐蚀性能。结果表明，DLC薄膜和TO处理均改善了TC4钛合金的磨损腐蚀性能。其中，DLC薄膜的腐蚀速率比TO钛合金低，且其摩擦因数和磨损率均远小于TO钛合金。尤其是，DLC薄膜的摩擦开路电位仅为-0.27 V，表现出优异的耐磨和耐蚀效果。这主要得益于DLC薄膜的致密性好、化学惰性强、耐磨性好且结合力高，导致Hank′s溶液难以通过DLC薄膜的表面从而侵蚀基材。

来源：2025年第8期

《润滑与密封》期刊编辑部

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