1149 / 2023-03-15 12:48:37

WC基硬质合金表面氢化和无氢DLC在人工海水中的磨蚀行为

WC基硬质合金由于其良好的力学性能和耐磨性，已被广泛应用于油气开采、化工冶金和海洋工程等领域。然而，由于耐蚀性不足，WC基硬质合金部件在涉海环境下面临摩擦及腐蚀交互损伤，其服役寿命显著缩减。由于兼具高硬度、自润滑和化学惰性，类金刚石碳（DLC）涂层在提升WC基硬质合金抗磨蚀性能方面，表现出巨大应用潜力。根据氢元素来划分，DLC可分为氢化和无氢两种类型。目前，氢化和无氢DLC在水环境的磨蚀防护性能仍存在争议。因此，本文采用线性离子源和直流磁控溅射技术，分别在WC基硬质合金表面沉积了氢化和无氢DLC，研究了两种涂层在人工海水中的磨蚀行为。结果表明，在低接触应力下（＜721 MPa），氢化DLC的腐蚀电流密度为5.04×10^-8 A/cm²，比无氢DLC低约一个数量级。而且，氢化DLC的磨蚀体积损失仅为无氢DLC的76%，表现出更出色的抗磨蚀性能。然而，在高接触应力下（908 MPa），氢化DLC易发生灾难性分层，而无氢DLC则以逐层剪切的形式失效，表现出更长的服役寿命。相关研究为不同涉海工况下，DLC涂层设计筛选提供了实验基础及理论指导。