316L不銹鋼與鈦合金表面DLC（Ni）薄膜：制備工藝與性能的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，316L不銹鋼和鈦合金憑借其各自獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，在眾多關(guān)鍵行業(yè)中占據(jù)著不可或缺的地位。316L不銹鋼作為一種奧氏體不銹鋼，主要由鐵（Fe）、鉻（Cr）、鎳（Ni）和鉬（Mo）組成，其成分特點(diǎn)賦予了它良好的綜合性能。在食品加工行業(yè)，其良好的耐腐蝕性確保了設(shè)備在與各類食品原料和加工介質(zhì)接觸時(shí)，不會(huì)發(fā)生腐蝕而污染食品，保障了食品安全；在制藥領(lǐng)域，316L不銹鋼的穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性使其成為藥物生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)存容器等的理想材料，能滿足制藥過程中嚴(yán)格的衛(wèi)生和質(zhì)量要求；在建筑行業(yè)，常用于建筑裝飾、結(jié)構(gòu)部件等，其美觀性和耐久性為建筑增添價(jià)值；在船舶制造中，可用于制造船體結(jié)構(gòu)、管道系統(tǒng)等，抵御海水的腐蝕和海洋環(huán)境的惡劣條件。鈦合金是以鈦（Ti）為基礎(chǔ)，添加鋁（Al）、釩（V）、鉬（Mo）等元素的合金，具有一系列卓越的性能。在航空航天領(lǐng)域，鈦合金的比強(qiáng)度高（即單位質(zhì)量下的強(qiáng)度），在減輕飛行器重量的同時(shí)提供了可靠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等極端條件下的工作要求；在醫(yī)療器械領(lǐng)域，其良好的生物相容性使其成為人工關(guān)節(jié)、種植牙、心血管支架等植入物的首選材料之一，與人體組織具有良好的親和性，減少了排異反應(yīng)的發(fā)生；在化工設(shè)備中，鈦合金對(duì)大多數(shù)酸、堿和鹽溶液具有出色的耐腐蝕性，可用于制造反應(yīng)釜、管道、換熱器等，確保設(shè)備在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。然而，這兩種材料在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著一些挑戰(zhàn)，表面性能不足便是其中較為突出的問題。316L不銹鋼雖然具有一定的耐腐蝕性，但在某些苛刻環(huán)境下，如含有高濃度***離子的介質(zhì)中，仍易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕現(xiàn)象，影響其使用壽命和安全性。在摩擦磨損方面，316L不銹鋼的耐磨性有限，在一些需要長(zhǎng)期摩擦接觸的應(yīng)用場(chǎng)景中，如機(jī)械傳動(dòng)部件，表面磨損會(huì)導(dǎo)致尺寸精度下降、性能劣化，增加設(shè)備的維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間。鈦合金盡管具有良好的綜合性能，但其表面硬度相對(duì)較低，在受到摩擦、磨損或外力沖擊時(shí)，表面容易產(chǎn)生劃痕、磨損，降低其表面質(zhì)量和使用性能。在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，鈦合金表面的生物活性和抗菌性能有待進(jìn)一步提高，以促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖和分化，減少感染風(fēng)險(xiǎn)。為了克服這些表面性能的局限性，表面改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。表面改性通過在材料表面引入新的物質(zhì)或改變表面結(jié)構(gòu)，賦予材料表面新的性能，而不改變材料基體的固有特性，是提升材料綜合性能的有效途徑。類金剛石碳（DLC）薄膜作為一種新型的表面涂層材料，近年來在材料表面改性領(lǐng)域備受關(guān)注。DLC薄膜是一種亞穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)程無序的非晶碳薄膜，碳原子間主要以共價(jià)鍵結(jié)合，包含sp2和sp3兩種雜化鍵，在含氫DLC薄膜中還存在一定數(shù)量的C-H鍵。這種獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)使得DLC薄膜兼具金剛石和石墨的優(yōu)良特性，如高硬度、低摩擦系數(shù)、良好的耐磨性、耐腐蝕性以及生物相容性等。在DLC薄膜中引入鎳（Ni）元素形成DLC（Ni）薄膜，進(jìn)一步拓展了其性能優(yōu)勢(shì)。鎳元素的加入可以改善DLC薄膜與基體材料的結(jié)合力，增強(qiáng)薄膜的附著力，使其在實(shí)際應(yīng)用中更不易脫落。鎳元素還能對(duì)DLC薄膜的組織結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，如調(diào)整薄膜的硬度、摩擦系數(shù)和耐腐蝕性能等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。研究316L不銹鋼和鈦合金表面DLC（Ni）薄膜的制備與性能，對(duì)于拓展這兩種材料的應(yīng)用領(lǐng)域、提高其使用性能和壽命具有重要意義。通過優(yōu)化DLC（Ni）薄膜的制備工藝，可以實(shí)現(xiàn)薄膜在316L不銹鋼和鈦合金表面的均勻沉積，提高薄膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，充分發(fā)揮DLC（Ni）薄膜的性能優(yōu)勢(shì)。深入研究DLC（Ni）薄膜的性能，如硬度、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能、生物相容性等，可以為其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具有良好生物相容性和抗菌性能的DLC（Ni）薄膜涂層的316L不銹鋼和鈦合金材料，可用于制造更安全、有效的植入式醫(yī)療器械，降低術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)患者康復(fù)；在航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域，表面涂覆DLC（Ni）薄膜的鈦合金和316L不銹鋼部件，能夠提高其耐磨性和耐腐蝕性，減少維護(hù)成本，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效率。本研究對(duì)于推動(dòng)材料表面改性技術(shù)的發(fā)展、促進(jìn)新型材料的研發(fā)和應(yīng)用具有積極的促進(jìn)作用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在材料科學(xué)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中，表面改性技術(shù)一直是提升材料性能、拓展其應(yīng)用范圍的關(guān)鍵研究領(lǐng)域。對(duì)于316L不銹鋼和鈦合金這兩種廣泛應(yīng)用的材料，在其表面制備DLC（Ni）薄膜以改善表面性能的研究，近年來在國內(nèi)外均取得了豐富的成果。國外在這方面的研究起步較早，積累了大量的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。美國的科研團(tuán)隊(duì)在DLC薄膜的基礎(chǔ)研究方面成果顯著，深入探究了DLC薄膜的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，以及不同制備工藝對(duì)薄膜性能的影響。他們通過先進(jìn)的材料表征技術(shù)，如高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線光電子能譜（XPS）等，精確分析了DLC薄膜中碳原子的雜化狀態(tài)、化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)以及元素分布，為DLC薄膜性能的優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在將DLC薄膜應(yīng)用于316L不銹鋼和鈦合金表面改性的研究中，他們重點(diǎn)關(guān)注薄膜與基體的結(jié)合力、薄膜的耐磨性能以及耐腐蝕性能的提升。通過改進(jìn)制備工藝，如采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）技術(shù)時(shí)，精確控制等離子體的參數(shù)，包括功率、頻率、氣體流量等，有效提高了DLC薄膜在316L不銹鋼和鈦合金表面的附著力和均勻性，顯著改善了材料的耐磨和耐腐蝕性能。日本的研究人員則在DLC薄膜的工業(yè)化應(yīng)用方面做出了突出貢獻(xiàn)。他們研發(fā)出了一系列適用于大規(guī)模生產(chǎn)的DLC薄膜制備技術(shù)，如直流磁控濺射、射頻磁控濺射等，并將這些技術(shù)成功應(yīng)用于汽車零部件、機(jī)械加工工具等領(lǐng)域的316L不銹鋼和鈦合金材料表面改性。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)和氣門挺桿等部件上，采用磁控濺射技術(shù)在316L不銹鋼表面沉積DLC（Ni）薄膜，極大地提高了部件的耐磨性和抗疲勞性能，降低了摩擦系數(shù)，減少了能量損耗，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和可靠性。日本的研究還注重DLC薄膜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，通過對(duì)DLC（Ni）薄膜的表面修飾和功能化處理，使其具有更好的生物相容性和抗菌性能，為鈦合金在生物醫(yī)學(xué)植入物方面的應(yīng)用提供了新的解決方案。歐洲的科研機(jī)構(gòu)在DLC薄膜的多學(xué)科交叉研究方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。他們結(jié)合材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，深入研究DLC薄膜在不同環(huán)境下的性能變化規(guī)律以及與生物體的相互作用機(jī)制。在研究DLC（Ni）薄膜在316L不銹鋼和鈦合金表面的生物相容性時(shí)，不僅考慮薄膜本身的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞黏附、增殖和分化的影響，還運(yùn)用分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的方法，探究薄膜與蛋白質(zhì)、細(xì)胞之間的分子識(shí)別和信號(hào)傳導(dǎo)過程，為DLC薄膜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的安全應(yīng)用提供了全面的理論依據(jù)。國內(nèi)在316L不銹鋼和鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜的研究近年來也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。眾多高校和科研院所積極投入到這一領(lǐng)域的研究中，在制備工藝創(chuàng)新、薄膜性能優(yōu)化以及應(yīng)用領(lǐng)域拓展等方面都取得了一系列成果。一些研究團(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)物理氣相沉積（PVD）技術(shù)，如采用脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)時(shí)，調(diào)整激光的能量密度、脈沖頻率和脈沖寬度等參數(shù)，成功制備出了具有高硬度、低摩擦系數(shù)和良好附著力的DLC（Ni）薄膜。他們還研究了不同鎳含量對(duì)DLC薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，發(fā)現(xiàn)適量的鎳元素可以促進(jìn)DLC薄膜中sp3鍵的形成，提高薄膜的硬度和耐磨性，同時(shí)改善薄膜與基體的結(jié)合力。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，國內(nèi)的研究人員致力于開發(fā)具有良好生物活性和抗菌性能的DLC（Ni）薄膜涂層的316L不銹鋼和鈦合金材料。通過在DLC薄膜中引入生物活性元素，如鈣（Ca）、磷（P）等，或結(jié)合抗菌劑，如銀（Ag）納米粒子等，制備出了具有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和抗菌雙重功能的復(fù)合薄膜。這種復(fù)合薄膜在人工關(guān)節(jié)、種植牙等醫(yī)療器械的應(yīng)用研究中展現(xiàn)出了良好的前景，有望降低術(shù)后感染風(fēng)險(xiǎn)，提高醫(yī)療器械的使用壽命和治療效果。在航空航天領(lǐng)域，國內(nèi)的研究主要集中在提高DLC（Ni）薄膜在鈦合金表面的耐高溫性能和抗氧化性能，以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件在高溫、高速、高負(fù)荷等極端條件下的使用要求。通過優(yōu)化制備工藝和薄膜成分，研發(fā)出了一系列具有優(yōu)異高溫性能的DLC（Ni）薄膜，有效提高了鈦合金部件的表面硬度、耐磨性和抗氧化性，為航空航天材料的性能提升提供了有力支持。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1薄膜制備方法本研究采用磁控濺射法在316L不銹鋼和鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜。磁控濺射技術(shù)是在高真空環(huán)境下，利用電場(chǎng)加速的氬離子（Ar?）轟擊鎳靶和石墨靶材，使靶材表面的鎳原子和碳原子被濺射出來。這些濺射出來的原子在電場(chǎng)作用下，具有較高的能量，能夠克服基體表面的能壘，在316L不銹鋼和鈦合金基體表面沉積并逐漸形成薄膜。在濺射過程中，通過精確控制濺射功率、濺射時(shí)間、氣體流量等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DLC（Ni）薄膜成分、結(jié)構(gòu)和厚度的有效調(diào)控。例如，調(diào)整鎳靶和石墨靶的濺射功率比，可以改變薄膜中鎳元素的含量；控制濺射時(shí)間可以精確控制薄膜的厚度，確保制備出的DLC（Ni）薄膜滿足不同性能測(cè)試和應(yīng)用需求。磁控濺射法具有成膜均勻性好、附著力強(qiáng)、可精確控制薄膜成分和結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)檠芯緿LC（Ni）薄膜在316L不銹鋼和鈦合金表面的性能提供高質(zhì)量的薄膜樣品。1.3.2性能測(cè)試手段采用納米壓痕儀對(duì)DLC（Ni）薄膜的硬度和彈性模量進(jìn)行測(cè)試。納米壓痕儀通過將具有一定幾何形狀的壓頭以恒定的速率壓入薄膜表面，記錄壓入過程中的載荷-位移曲線。根據(jù)該曲線，利用Oliver-Pharr方法計(jì)算出薄膜的硬度和彈性模量。在測(cè)試過程中，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行多次測(cè)量，并取平均值作為最終結(jié)果。通過分析不同制備工藝下DLC（Ni）薄膜的硬度和彈性模量數(shù)據(jù)，探究制備工藝參數(shù)對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響規(guī)律。使用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，采用球-盤摩擦磨損試驗(yàn)方法，評(píng)估DLC（Ni）薄膜的摩擦磨損性能。將表面涂覆DLC（Ni）薄膜的316L不銹鋼和鈦合金樣品作為固定的圓盤，與具有一定硬度和尺寸的陶瓷球在一定的載荷、轉(zhuǎn)速和時(shí)間條件下進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，通過摩擦力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)摩擦力的變化，計(jì)算出摩擦系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)束后，利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察磨損表面的形貌，分析磨損機(jī)制；通過白光干涉儀測(cè)量磨損體積，計(jì)算磨損率，全面評(píng)估DLC（Ni）薄膜的耐磨性能，研究不同因素對(duì)薄膜摩擦磨損性能的影響。利用電化學(xué)工作站，采用三電極體系，在模擬腐蝕介質(zhì)（如含離子的溶液）中對(duì)DLC（Ni）薄膜的耐腐蝕性能進(jìn)行測(cè)試。以涂覆DLC（Ni）薄膜的樣品為工作電極，飽和甘電極（SCE）為參比電極，鉑片為輔助電極。通過測(cè)量開路電位-時(shí)間曲線，了解薄膜在腐蝕介質(zhì)中的初始腐蝕狀態(tài)；進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線測(cè)試，獲取腐蝕電位、腐蝕電流密度等參數(shù)，評(píng)估薄膜的耐腐蝕性能；采用電化學(xué)阻抗譜（EIS）測(cè)試，分析薄膜在腐蝕過程中的阻抗變化，深入研究薄膜的腐蝕機(jī)理，為提高薄膜的耐腐蝕性能提供理論依據(jù)。在模擬生物環(huán)境的溶液中，采用細(xì)胞培養(yǎng)和生物學(xué)檢測(cè)方法，評(píng)價(jià)DLC（Ni）薄膜的生物相容性。將細(xì)胞接種在表面涂覆DLC（Ni）薄膜的316L不銹鋼和鈦合金樣品表面，在適宜的細(xì)胞培養(yǎng)條件下培養(yǎng)一定時(shí)間。通過細(xì)胞計(jì)數(shù)法、細(xì)胞活性檢測(cè)法（如MTT法）等，觀察細(xì)胞在薄膜表面的黏附、增殖和活性情況；利用掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在薄膜表面的形態(tài)和生長(zhǎng)狀態(tài)；采用免疫熒光染色技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物的表達(dá)，綜合評(píng)估DLC（Ni）薄膜對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和功能的影響，探究薄膜與生物體的相互作用機(jī)制，為其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供生物學(xué)數(shù)據(jù)支持。利用X射線光電子能譜（XPS）分析DLC（Ni）薄膜的化學(xué)成分和元素化學(xué)態(tài)。XPS通過用X射線照射薄膜表面，使薄膜中的原子內(nèi)層電子激發(fā)產(chǎn)生光電子，測(cè)量這些光電子的能量和強(qiáng)度，從而確定薄膜中元素的種類、含量以及它們的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)。通過對(duì)XPS譜圖的分析，能夠準(zhǔn)確獲取薄膜中碳、鎳等元素的存在形式和相對(duì)含量，以及它們與其他元素之間的化學(xué)鍵合情況，為研究薄膜的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系提供重要的化學(xué)信息。采用拉曼光譜儀對(duì)DLC（Ni）薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。拉曼光譜是基于分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的散射光譜，不同的化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)具有特定的拉曼位移和峰形。對(duì)于DLC薄膜，拉曼光譜中的D峰（位于1350cm?1左右）和G峰（位于1580cm?1左右）分別對(duì)應(yīng)著sp2鍵碳的無序振動(dòng)和石墨化振動(dòng)。通過分析D峰和G峰的位置、強(qiáng)度比（ID/IG）等參數(shù)，可以了解薄膜中碳原子的雜化狀態(tài)、sp2/sp3鍵的相對(duì)含量以及薄膜的結(jié)構(gòu)有序性，進(jìn)而研究制備工藝和鎳元素添加對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響。1.3.3實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)本研究選用尺寸為10mm×10mm×2mm的316L不銹鋼和鈦合金薄片作為基體材料，在制備薄膜前，對(duì)基體進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。首先，將基體依次用不同粒度的砂紙（如800目、1200目、2000目）進(jìn)行機(jī)械打磨，去除表面的氧化層、劃痕和雜質(zhì)，使表面粗糙度達(dá)到一定要求；然后，將打磨后的基體放入超聲波清洗器中，分別用無水乙醇、去離子水清洗15-20分鐘，去除表面的油污和微小顆粒；最后，用氮?dú)獯蹈苫w表面，確保表面清潔干燥，為后續(xù)的薄膜沉積提供良好的基底條件。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，研究濺射功率、濺射時(shí)間、鎳靶與石墨靶功率比等制備工藝參數(shù)對(duì)DLC（Ni）薄膜性能的影響。固定其他參數(shù)，將鎳靶濺射功率分別設(shè)置為50W、100W、150W、200W、250W，石墨靶濺射功率固定為100W，在316L不銹鋼和鈦合金基體上制備DLC（Ni）薄膜，測(cè)試不同鎳靶濺射功率下薄膜的硬度、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能等，分析鎳靶濺射功率對(duì)薄膜性能的影響規(guī)律。同樣地，固定其他參數(shù)，將濺射時(shí)間分別設(shè)置為1h、2h、3h、4h、5h，研究濺射時(shí)間對(duì)薄膜性能的影響；調(diào)整鎳靶與石墨靶功率比，如設(shè)置為1:1、1:2、2:1、3:1等，探究鎳靶與石墨靶功率比對(duì)薄膜成分、結(jié)構(gòu)和性能的影響。在優(yōu)化的制備工藝條件下，分別在316L不銹鋼和鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜，并對(duì)薄膜的各項(xiàng)性能進(jìn)行全面測(cè)試和對(duì)比分析。同時(shí)，制備未添加鎳元素的純DLC薄膜作為對(duì)照組，對(duì)比分析DLC（Ni）薄膜與純DLC薄膜在硬度、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能、生物相容性等方面的差異，明確鎳元素對(duì)DLC薄膜性能的影響機(jī)制。通過對(duì)316L不銹鋼和鈦合金表面DLC（Ni）薄膜性能的深入研究，為其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。二、DLC（Ni）薄膜相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1DLC薄膜的結(jié)構(gòu)與特性DLC薄膜作為一種非晶態(tài)碳薄膜，其原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征，這是理解其優(yōu)異性能的關(guān)鍵。DLC薄膜中的碳原子主要以sp2和sp3兩種雜化鍵的形式存在，這種雜化方式?jīng)Q定了薄膜的基本結(jié)構(gòu)框架。在理想的金剛石結(jié)構(gòu)中，碳原子全部以sp3雜化鍵的形式存在，形成了三維的四面體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)賦予了金剛石極高的硬度和穩(wěn)定性。而在DLC薄膜中，并非所有碳原子都以這種理想的sp3雜化形式存在，而是存在一定比例的sp2雜化鍵。sp2雜化鍵的碳原子形成類似于石墨的二維層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然硬度相對(duì)較低，但具有良好的潤(rùn)滑性和一定的導(dǎo)電性。DLC薄膜中sp2和sp3雜化鍵的相對(duì)含量和分布情況對(duì)其性能有著顯著影響。當(dāng)薄膜中sp3鍵的含量較高時(shí)，DLC薄膜的硬度會(huì)顯著提高，接近甚至在某些情況下可達(dá)到金剛石的硬度水平。高硬度使得DLC薄膜在耐磨領(lǐng)域具有出色的表現(xiàn)，能夠有效抵抗摩擦和磨損，延長(zhǎng)材料的使用壽命。在機(jī)械加工領(lǐng)域，刀具表面涂覆高sp3鍵含量的DLC薄膜后，其切削性能和耐磨性得到極大提升，可用于加工硬度較高的材料，提高加工精度和效率。DLC薄膜具有極低的摩擦系數(shù)，通常在0.01-0.1之間，這使得它在摩擦學(xué)應(yīng)用中具有重要價(jià)值。薄膜表面的原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵特性是其低摩擦系數(shù)的主要原因。由于存在sp2雜化鍵形成的類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，在摩擦過程中，這些層狀結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)滑動(dòng)，減少了摩擦阻力，起到了良好的潤(rùn)滑作用。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)和氣缸壁之間涂覆DLC薄膜，可以顯著降低摩擦損耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率，減少能量浪費(fèi)；在機(jī)械傳動(dòng)部件中，DLC薄膜的應(yīng)用可以降低摩擦產(chǎn)生的熱量，減少磨損，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。DLC薄膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，這源于其碳原子間的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)以及薄膜的致密性。在常溫下，DLC薄膜能夠抵抗大多數(shù)酸堿等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。在化工設(shè)備中，DLC薄膜可以作為防護(hù)涂層，保護(hù)設(shè)備免受腐蝕性介質(zhì)的侵害，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少維護(hù)成本。在電子器件領(lǐng)域，DLC薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性可以保護(hù)器件表面，防止其被化學(xué)物質(zhì)污染，提高器件的性能和可靠性。DLC薄膜還具有良好的光學(xué)性能，包括高透過率、低反射率和優(yōu)異的光學(xué)穩(wěn)定性等。這些光學(xué)特性使其在光學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如可作為光學(xué)薄膜用于光學(xué)器件的表面防護(hù)和性能優(yōu)化，提高光學(xué)器件的成像質(zhì)量和光學(xué)效率。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，DLC薄膜的生物相容性也是其重要特性之一，它與生物體組織具有良好的親和性，不會(huì)引起明顯的免疫反應(yīng)，可用于生物醫(yī)學(xué)植入物的表面涂層，促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖和分化，提高植入物的生物安全性和功能性。2.2Ni元素?fù)诫s的作用機(jī)制鎳（Ni）元素作為一種過渡金屬，其原子結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的電子構(gòu)型，外層電子包含3d?4s2。這種電子結(jié)構(gòu)使得鎳原子在與碳原子相互作用時(shí)，能夠展現(xiàn)出特殊的化學(xué)活性和物理性質(zhì)，從而對(duì)DLC薄膜的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生顯著影響。在DLC薄膜中引入Ni元素，會(huì)改變薄膜內(nèi)部的應(yīng)力分布。DLC薄膜在生長(zhǎng)過程中，由于碳原子之間的化學(xué)鍵形成和原子堆積方式，會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。Ni原子的半徑（約0.1246nm）與碳原子半徑（約0.077nm）存在差異，當(dāng)Ni原子進(jìn)入DLC薄膜的晶格結(jié)構(gòu)中時(shí)，會(huì)引起晶格畸變。這種晶格畸變會(huì)導(dǎo)致薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的改變，具體表現(xiàn)為應(yīng)力的重新分布和應(yīng)力值的調(diào)整。適量的Ni摻雜可以使薄膜內(nèi)應(yīng)力得到一定程度的緩解，從而提高薄膜的穩(wěn)定性和附著性能。當(dāng)Ni含量過高時(shí)，過度的晶格畸變可能會(huì)引入新的應(yīng)力集中點(diǎn)，反而降低薄膜的性能。Ni元素的摻雜能夠顯著影響DLC薄膜中碳原子的雜化狀態(tài)，進(jìn)而改變薄膜的硬度和韌性。在純DLC薄膜中，碳原子主要以sp2和sp3雜化鍵的形式存在，其相對(duì)含量決定了薄膜的硬度和韌性等力學(xué)性能。研究表明，Ni原子的存在會(huì)影響碳原子的雜化過程。一方面，Ni原子可以作為成核中心，促進(jìn)sp3雜化鍵的形成，從而提高薄膜的硬度；另一方面，Ni-C鍵的形成會(huì)改變碳原子周圍的電子云分布，影響sp2和sp3雜化鍵的相對(duì)穩(wěn)定性。當(dāng)Ni含量較低時(shí)，可能會(huì)促進(jìn)更多的sp3鍵形成，使薄膜硬度提高；而當(dāng)Ni含量較高時(shí)，過多的Ni-C鍵可能會(huì)破壞碳原子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致sp2鍵相對(duì)含量增加，薄膜硬度下降，但韌性有所提高。Ni元素的摻雜對(duì)DLC薄膜的摩擦磨損性能也有重要影響。在摩擦過程中，DLC薄膜的表面會(huì)與對(duì)磨材料發(fā)生相互作用，產(chǎn)生摩擦力和磨損。Ni元素的加入可以改變薄膜表面的化學(xué)和物理性質(zhì)。Ni原子可以在薄膜表面形成一層相對(duì)穩(wěn)定的氧化膜（如NiO），這層氧化膜具有一定的潤(rùn)滑作用，能夠降低薄膜與對(duì)磨材料之間的摩擦系數(shù)。Ni元素還可以影響薄膜表面的粗糙度和微觀形貌，進(jìn)而影響摩擦磨損過程。當(dāng)Ni含量適當(dāng)時(shí)，薄膜表面的微觀形貌更加均勻，減少了摩擦過程中的局部應(yīng)力集中，降低了磨損率，提高了薄膜的耐磨性能。在耐腐蝕性能方面，Ni元素的摻雜可以增強(qiáng)DLC薄膜的耐腐蝕能力。在腐蝕環(huán)境中，DLC薄膜可能會(huì)受到化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致薄膜結(jié)構(gòu)的破壞和性能下降。Ni元素的存在可以改變薄膜的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，從而提高薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性。Ni原子可以與薄膜中的碳原子形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，增強(qiáng)薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；Ni的氧化物（如NiO）在腐蝕介質(zhì)中具有一定的化學(xué)惰性，能夠阻擋腐蝕介質(zhì)對(duì)薄膜內(nèi)部的侵蝕，起到保護(hù)薄膜的作用。在含離子的腐蝕介質(zhì)中，摻雜Ni的DLC薄膜能夠有效抵抗離子的侵蝕，降低腐蝕速率，提高薄膜的耐腐蝕性能。2.3316L不銹鋼和鈦合金特性及應(yīng)用316L不銹鋼作為一種在工業(yè)和日常生活中廣泛應(yīng)用的金屬材料，具有獨(dú)特的化學(xué)成分和卓越的性能特點(diǎn)。其主要化學(xué)成分包括鐵（Fe）、鉻（Cr）、鎳（Ni）和鉬（Mo）等，其中鉻的含量通常在16.0-18.0%之間，鎳含量為10.0-14.0%，鉬含量為2.0-3.0%，碳含量較低，一般不超過0.03%。這種化學(xué)成分的組合賦予了316L不銹鋼出色的耐腐蝕性，特別是對(duì)***離子引起的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗力，使其在海洋環(huán)境、化工生產(chǎn)等腐蝕性較強(qiáng)的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在海洋工程中，316L不銹鋼可用于制造船舶的結(jié)構(gòu)部件、海水管道系統(tǒng)等，能長(zhǎng)期抵御海水的侵蝕，保證設(shè)備的安全運(yùn)行；在化工行業(yè)，可用于制造反應(yīng)釜、儲(chǔ)存容器等，能耐受各種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。316L不銹鋼還具有良好的高溫性能，在高溫環(huán)境下能保持較好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不易發(fā)生變形和性能劣化，適用于高溫工業(yè)爐、熱處理設(shè)備等領(lǐng)域。其加工性能良好，具有較高的塑性和可焊性，能夠通過常規(guī)的加工方法，如軋制、鍛造、焊接等，制成各種形狀和規(guī)格的產(chǎn)品，滿足不同行業(yè)的需求。在食品加工設(shè)備制造中，可通過焊接等工藝將316L不銹鋼加工成各種容器、管道和機(jī)械設(shè)備，其良好的加工性能確保了設(shè)備的制造精度和質(zhì)量。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，316L不銹鋼因其良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于制造外科手術(shù)器械、植入式醫(yī)療器械等。手術(shù)器械需要具備高強(qiáng)度、耐腐蝕性和良好的加工性能，316L不銹鋼能夠滿足這些要求，同時(shí)其與人體組織的兼容性較好，不會(huì)引起明顯的免疫反應(yīng)，確保了手術(shù)的安全進(jìn)行和患者的健康。在建筑裝飾領(lǐng)域，316L不銹鋼的美觀性和耐久性使其成為建筑外觀裝飾、室內(nèi)裝飾等的理想材料，如建筑的幕墻、欄桿、門把手等，不僅具有良好的裝飾效果，還能長(zhǎng)期保持外觀的整潔和美觀。鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)，添加鋁、釩、鉬等合金元素的金屬材料，其具有一系列優(yōu)異的性能。鈦合金的密度相對(duì)較低，約為4.40-4.50g/cm3，但強(qiáng)度較高，屈服強(qiáng)度可達(dá)380-1100MPa，抗拉強(qiáng)度為900-1400MPa，具有較高的比強(qiáng)度，即在相同強(qiáng)度要求下，鈦合金的重量更輕。這一特性使其在航空航天領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，如用于制造飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等，能夠有效減輕飛機(jī)的重量，提高燃油效率，增加飛行航程；在航天器中，鈦合金可用于制造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)框架、太陽能電池板支架等，減輕航天器的重量，降低發(fā)射成本。鈦合金還具有出色的耐腐蝕性，對(duì)大多數(shù)酸、堿和鹽溶液具有良好的抵抗能力，在海洋、化工等惡劣環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定的性能。在海洋石油開采設(shè)備中，鈦合金可用于制造海底管道、鉆井平臺(tái)部件等，能有效抵抗海水和石油中的腐蝕性物質(zhì)的侵蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；在化工設(shè)備中，鈦合金可用于制造反應(yīng)釜、換熱器、管道等，確保設(shè)備在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中的安全運(yùn)行。鈦合金的生物相容性也非常優(yōu)異，與人體組織具有良好的親和性，不會(huì)引起明顯的免疫反應(yīng)，是制造人工關(guān)節(jié)、種植牙、心血管支架等植入式醫(yī)療器械的理想材料。人工關(guān)節(jié)需要在人體內(nèi)長(zhǎng)期使用，鈦合金的生物相容性和力學(xué)性能能夠滿足這一要求，減少患者的痛苦，提高生活質(zhì)量；種植牙使用鈦合金材料，能夠與牙槽骨緊密結(jié)合，為牙齒提供穩(wěn)定的支撐，恢復(fù)牙齒的功能。然而，316L不銹鋼和鈦合金在實(shí)際應(yīng)用中也面臨一些問題。316L不銹鋼雖然具有較好的耐腐蝕性，但在某些極端腐蝕環(huán)境下，如高溫、高濃度的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，仍可能發(fā)生腐蝕，影響設(shè)備的使用壽命和安全性。其表面硬度相對(duì)較低，在一些需要高耐磨性的應(yīng)用場(chǎng)景中，如機(jī)械傳動(dòng)部件，容易出現(xiàn)磨損，降低設(shè)備的性能和精度。鈦合金的主要問題是表面硬度較低，在受到摩擦、磨損或外力沖擊時(shí)，表面容易產(chǎn)生劃痕和損傷，影響其外觀和使用性能。在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，鈦合金表面的生物活性和抗菌性能有待進(jìn)一步提高，以降低感染風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和組織的修復(fù)。三、316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜的制備3.1制備工藝選擇與原理在材料表面制備薄膜的過程中，工藝選擇是決定薄膜質(zhì)量和性能的關(guān)鍵因素。目前，用于制備DLC薄膜的工藝眾多，主要可分為化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類，每一類又包含多種具體的技術(shù)，如CVD中的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）、熱絲化學(xué)氣相沉積（HFCVD）；PVD中的磁控濺射、離子束沉積等。這些工藝各有特點(diǎn)，在應(yīng)用于316L不銹鋼表面制備DLC（Ni）薄膜時(shí)，需要綜合考慮多方面因素，以選擇最適宜的工藝。PECVD工藝是在低溫環(huán)境下，借助等離子體激發(fā)反應(yīng)氣體，如甲烷（CH?）、乙炔（C?H?）等含碳?xì)怏w，使其分解產(chǎn)生碳原子等活性粒子，這些粒子在基體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并沉積，從而形成DLC薄膜。該工藝的優(yōu)勢(shì)在于能夠在較低溫度下進(jìn)行沉積，適用于對(duì)溫度敏感的基體材料，避免了高溫對(duì)基體性能的影響。在制備電子器件的表面薄膜時(shí)，由于器件中的一些材料對(duì)溫度較為敏感，PECVD工藝可以在不損害器件性能的前提下完成薄膜沉積。但PECVD工藝也存在一些局限性，其反應(yīng)過程較為復(fù)雜，難以精確控制薄膜的成分和結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致薄膜中含有較多的雜質(zhì)和缺陷，影響薄膜的性能。HFCVD工藝則是通過加熱鎢絲等熱絲材料，使其達(dá)到高溫狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生高能自由基。這些高能自由基與反應(yīng)氣體相互作用，促使碳原子在基體表面沉積形成DLC薄膜。該工藝的沉積速度相對(duì)較快，適用于工業(yè)上大面積的薄膜沉積，能夠提高生產(chǎn)效率。在平板顯示器的制造中，需要在大面積的基板上沉積薄膜，HFCVD工藝的快速沉積特性能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。然而，HFCVD工藝對(duì)溫度的控制要求極為嚴(yán)格，溫度的微小波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致薄膜質(zhì)量的不穩(wěn)定，而且該工藝設(shè)備成本較高，限制了其在一些對(duì)成本較為敏感的領(lǐng)域的應(yīng)用。磁控濺射作為PVD工藝中的一種重要方法，在本研究中被選定用于在316L不銹鋼表面制備DLC（Ni）薄膜。其工作原理基于等離子體物理與表面物理過程。在高真空環(huán)境下，向真空室內(nèi)通入惰性氣體，如氬氣（Ar），并在陰極靶材（如鎳靶和石墨靶）與陽極基體（316L不銹鋼）之間施加直流或射頻電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下，氬氣被電離成氬離子（Ar?），這些氬離子在電場(chǎng)加速下獲得較高的能量，高速轟擊陰極靶材表面。靶材表面的原子在氬離子的撞擊下獲得足夠的能量，從靶材表面濺射出來，以原子或分子的形式飛向基體表面。在基體表面，這些濺射出來的原子和分子不斷沉積、聚集，逐漸形成DLC（Ni）薄膜。磁控濺射工藝具有諸多顯著優(yōu)勢(shì)，使其成為在316L不銹鋼表面制備DLC（Ni）薄膜的理想選擇。該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的均勻涂覆，確保薄膜在316L不銹鋼表面的厚度和性能均勻一致。在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于大型的316L不銹鋼部件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、機(jī)械加工中的模具等，需要在其表面均勻地沉積DLC（Ni）薄膜以提高整體性能，磁控濺射的大面積均勻涂覆特性能夠很好地滿足這一需求。磁控濺射工藝可以精確控制薄膜的成分和結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)不同靶材的濺射功率、濺射時(shí)間以及氣體流量等參數(shù)，可以準(zhǔn)確控制DLC（Ni）薄膜中鎳元素和碳原子的比例，以及薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，如碳原子的雜化狀態(tài)、薄膜的結(jié)晶程度等。通過調(diào)整鎳靶和石墨靶的濺射功率比，可以改變薄膜中鎳元素的含量，從而研究不同鎳含量對(duì)DLC（Ni）薄膜性能的影響；控制濺射時(shí)間可以精確控制薄膜的厚度，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)薄膜厚度的要求。磁控濺射工藝制備的薄膜與基體之間具有較高的附著力。這是因?yàn)樵跒R射過程中，濺射粒子具有較高的能量，能夠與基體表面的原子發(fā)生相互作用，形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵合，增強(qiáng)了薄膜與基體的結(jié)合力。在實(shí)際應(yīng)用中，高附著力的薄膜能夠在各種工況下保持穩(wěn)定，不易脫落，確保了薄膜對(duì)316L不銹鋼表面的保護(hù)作用。3.2實(shí)驗(yàn)過程與參數(shù)控制在316L不銹鋼表面制備DLC（Ni）薄膜的實(shí)驗(yàn)過程中，每一個(gè)步驟都至關(guān)重要，且各參數(shù)的精確控制直接關(guān)系到薄膜的質(zhì)量和性能。實(shí)驗(yàn)選用尺寸為10mm×10mm×2mm的316L不銹鋼薄片作為基體材料。首先對(duì)基體進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，這是確保薄膜與基體良好結(jié)合的基礎(chǔ)。將316L不銹鋼樣品依次用800目、1200目和2000目的砂紙進(jìn)行機(jī)械打磨。800目砂紙主要用于去除樣品表面較為明顯的氧化層、劃痕以及較大顆粒的雜質(zhì)，初步平整表面；1200目砂紙進(jìn)一步細(xì)化打磨，減小表面粗糙度；2000目砂紙則使表面更加光滑，達(dá)到后續(xù)實(shí)驗(yàn)所需的表面平整度要求。打磨過程中，需注意保持均勻的打磨力度和方向，避免造成表面局部損傷或打磨不均勻的情況。打磨完成后，將樣品放入超聲波清洗器中，先后用無水乙醇和去離子水各清洗15-20分鐘。無水乙醇具有良好的溶解性，能夠有效去除樣品表面的油污和有機(jī)雜質(zhì)；去離子水則用于清洗掉殘留的乙醇以及可能存在的微小顆粒。超聲波清洗利用超聲波的空化作用，增強(qiáng)清洗效果，使清洗更加徹底。清洗結(jié)束后，用高純氮?dú)獯蹈蓸悠繁砻妫_保表面無水分殘留，防止水分對(duì)后續(xù)薄膜沉積過程產(chǎn)生影響，如導(dǎo)致薄膜與基體之間出現(xiàn)氣泡、結(jié)合不緊密等問題。將預(yù)處理后的316L不銹鋼樣品放入磁控濺射設(shè)備的真空室內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)采用的磁控濺射設(shè)備配備有鎳靶和石墨靶，通過調(diào)節(jié)不同靶材的濺射功率、濺射時(shí)間以及氣體流量等參數(shù)來制備DLC（Ni）薄膜。在實(shí)驗(yàn)過程中，氣體流量的控制對(duì)于薄膜的質(zhì)量和性能有著重要影響。氬氣作為工作氣體，其流量的大小會(huì)影響等離子體的密度和活性，進(jìn)而影響濺射粒子的能量和數(shù)量。當(dāng)氬氣流量較低時(shí)，等離子體密度較小，濺射粒子的能量和數(shù)量相對(duì)較少，薄膜的沉積速率較慢，可能導(dǎo)致薄膜生長(zhǎng)不連續(xù)，出現(xiàn)孔洞等缺陷；而當(dāng)氬氣流量過高時(shí)，等離子體過于活躍，濺射粒子的能量過高，可能會(huì)對(duì)已沉積的薄膜造成轟擊損傷，影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。通過多次實(shí)驗(yàn)摸索，確定氬氣流量為20-30sccm時(shí)，能夠獲得較好的薄膜質(zhì)量。將真空室抽至本底真空度優(yōu)于5×10??Pa，以保證濺射環(huán)境的純凈，避免雜質(zhì)氣體對(duì)薄膜成分和性能產(chǎn)生干擾。通入氬氣，使真空室內(nèi)氣壓穩(wěn)定在0.5-1.5Pa，該氣壓范圍能夠?yàn)榈入x子體的產(chǎn)生和穩(wěn)定維持提供適宜的條件。在陰極靶材（鎳靶和石墨靶）與陽極基體（316L不銹鋼）之間施加直流電場(chǎng)，氬氣在電場(chǎng)作用下被電離成氬離子（Ar?）。氬離子在電場(chǎng)加速下高速轟擊鎳靶和石墨靶表面，使靶材表面的鎳原子和碳原子被濺射出來。在濺射過程中，濺射功率是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)薄膜的成分和結(jié)構(gòu)有著顯著影響。鎳靶濺射功率的變化會(huì)改變鎳原子的濺射速率和能量。當(dāng)鎳靶濺射功率較低時(shí)，鎳原子的濺射速率較慢，能量較低，在薄膜中的含量相對(duì)較少；隨著鎳靶濺射功率的增加，鎳原子的濺射速率加快，能量升高，薄膜中的鎳含量相應(yīng)增加。為研究鎳靶濺射功率對(duì)DLC（Ni）薄膜性能的影響，固定石墨靶濺射功率為100W，將鎳靶濺射功率分別設(shè)置為50W、100W、150W、200W、250W。在不同鎳靶濺射功率下制備DLC（Ni）薄膜，并對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試。結(jié)果表明，當(dāng)鎳靶濺射功率為100-150W時(shí)，薄膜中鎳元素的含量較為適宜，此時(shí)薄膜的硬度、摩擦磨損性能和耐腐蝕性能等綜合性能較好。鎳含量過低時(shí)，薄膜的硬度和耐磨性提升不明顯；鎳含量過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致薄膜中形成過多的Ni-C鍵，破壞碳原子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使薄膜硬度下降，且過多的鎳元素可能會(huì)降低薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性，影響其耐腐蝕性能。濺射時(shí)間也是影響薄膜厚度和性能的重要因素。隨著濺射時(shí)間的延長(zhǎng)，濺射粒子在基體表面不斷沉積，薄膜厚度逐漸增加。分別設(shè)置濺射時(shí)間為1h、2h、3h、4h、5h，研究濺射時(shí)間對(duì)薄膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濺射時(shí)間較短時(shí)，薄膜厚度較薄，無法充分發(fā)揮DLC（Ni）薄膜的性能優(yōu)勢(shì)，如在耐磨性能方面表現(xiàn)較差；而當(dāng)濺射時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，薄膜厚度過大，可能會(huì)導(dǎo)致薄膜內(nèi)部應(yīng)力增加，出現(xiàn)裂紋甚至脫落等問題。綜合考慮，濺射時(shí)間為3-4h時(shí)，能夠獲得厚度適中、性能良好的DLC（Ni）薄膜。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，通過精確控制這些參數(shù)，如氬氣流量、濺射功率和濺射時(shí)間等，成功在316L不銹鋼表面制備出了不同成分和結(jié)構(gòu)的DLC（Ni）薄膜。后續(xù)通過對(duì)這些薄膜的性能測(cè)試和分析，深入研究了制備工藝參數(shù)與薄膜性能之間的關(guān)系，為優(yōu)化DLC（Ni）薄膜的制備工藝提供了重要依據(jù)。3.3制備過程中的問題與解決措施在316L不銹鋼表面制備DLC（Ni）薄膜的過程中，遇到了一些關(guān)鍵問題，這些問題對(duì)薄膜的質(zhì)量和性能產(chǎn)生了重要影響，通過一系列針對(duì)性的措施得以有效解決。薄膜附著力差是一個(gè)常見且關(guān)鍵的問題。附著力不足會(huì)導(dǎo)致薄膜在后續(xù)使用過程中容易脫落，無法發(fā)揮其應(yīng)有的保護(hù)和改性作用。這一問題的主要成因包括基體表面預(yù)處理不充分、薄膜與基體之間的熱膨脹系數(shù)差異以及濺射過程中的參數(shù)不合理等。如果基體表面殘留有油污、雜質(zhì)或氧化層，會(huì)阻礙薄膜與基體之間的原子擴(kuò)散和化學(xué)鍵合，降低附著力；316L不銹鋼與DLC（Ni）薄膜的熱膨脹系數(shù)存在一定差異，在制備過程中的升溫與降溫階段，由于熱脹冷縮的程度不同，會(huì)在膜基界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過一定限度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致薄膜脫落；濺射參數(shù)如濺射功率、氣體流量等不合適，會(huì)影響濺射粒子的能量和沉積速率，進(jìn)而影響薄膜與基體的結(jié)合情況。為解決薄膜附著力差的問題，采取了多種有效措施。在基體表面預(yù)處理方面，進(jìn)行了更加嚴(yán)格和細(xì)致的處理。除了常規(guī)的機(jī)械打磨和超聲波清洗外，還引入了等離子清洗技術(shù)。等離子清洗利用等離子體中的活性粒子與基體表面的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其去除，同時(shí)還能對(duì)基體表面進(jìn)行活化，增加表面的粗糙度和活性位點(diǎn)。通過等離子清洗，能夠有效去除基體表面的有機(jī)物、氧化物等雜質(zhì)，提高表面的清潔度和活性，為薄膜的沉積提供更好的基底條件。在薄膜與基體之間引入過渡層也是提高附著力的重要手段。選擇與316L不銹鋼和DLC（Ni）薄膜熱膨脹系數(shù)匹配性較好的材料，如鈦（Ti）、鉻（Cr）等作為過渡層材料。在濺射DLC（Ni）薄膜之前，先在基體表面濺射一層過渡層，過渡層可以緩沖膜基之間的熱應(yīng)力，同時(shí)促進(jìn)薄膜與基體之間的原子擴(kuò)散和化學(xué)鍵合，增強(qiáng)薄膜的附著力。優(yōu)化濺射參數(shù)也是關(guān)鍵。通過實(shí)驗(yàn)研究，精確確定了合適的濺射功率、氣體流量和濺射時(shí)間等參數(shù)。在保證薄膜沉積速率的前提下，調(diào)整濺射功率使濺射粒子具有適當(dāng)?shù)哪芰?，能夠更好地與基體表面原子結(jié)合；控制氣體流量，確保等離子體的穩(wěn)定性和活性，為薄膜的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。成分不均勻也是制備過程中面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。成分不均勻會(huì)導(dǎo)致薄膜性能的不一致性，影響其在實(shí)際應(yīng)用中的效果。造成成分不均勻的原因主要有靶材的濺射速率不穩(wěn)定、氣體流量的波動(dòng)以及基體表面的溫度分布不均勻等。如果鎳靶和石墨靶的濺射速率受到電源穩(wěn)定性、靶材質(zhì)量等因素的影響而發(fā)生波動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致薄膜中鎳和碳的含量不穩(wěn)定，造成成分不均勻；氣體流量的波動(dòng)會(huì)影響等離子體的密度和活性，進(jìn)而影響濺射粒子的產(chǎn)生和傳輸，導(dǎo)致薄膜成分的不均勻；基體表面溫度分布不均勻會(huì)使薄膜在不同區(qū)域的生長(zhǎng)速率和原子擴(kuò)散情況不同，從而造成成分差異。為解決成分不均勻的問題，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施。對(duì)濺射設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)和優(yōu)化，提高了電源的穩(wěn)定性和靶材的質(zhì)量。采用高精度的電源控制系統(tǒng)，確保在濺射過程中能夠穩(wěn)定地提供所需的功率，減少濺射速率的波動(dòng)；選用質(zhì)量可靠、成分均勻的鎳靶和石墨靶材，保證靶材的濺射性能穩(wěn)定。安裝了氣體流量穩(wěn)定控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)氣體流量。通過質(zhì)量流量計(jì)精確控制氬氣等氣體的流量，使其保持穩(wěn)定，避免因氣體流量波動(dòng)對(duì)薄膜成分產(chǎn)生影響。在基體加熱系統(tǒng)方面進(jìn)行了改進(jìn)，采用了更加均勻的加熱方式，如采用感應(yīng)加熱或多熱源加熱，并配備了溫度監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基體表面的溫度分布。通過反饋控制系統(tǒng)，根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率，使基體表面溫度分布均勻，確保薄膜在整個(gè)基體表面能夠均勻生長(zhǎng)，從而提高薄膜成分的均勻性。四、316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜的性能分析4.1微觀結(jié)構(gòu)表征利用高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）對(duì)316L不銹鋼表面制備的DLC（Ni）薄膜進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，能夠深入揭示薄膜內(nèi)部的原子排列和結(jié)構(gòu)特征。在HRTEM圖像中，可以清晰地觀察到DLC（Ni）薄膜呈現(xiàn)出典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，原子排列長(zhǎng)程無序，沒有明顯的晶格結(jié)構(gòu)和晶界。這是由于DLC薄膜在磁控濺射制備過程中，碳原子和鎳原子在基體表面快速沉積，來不及形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。在薄膜中，存在著一些納米級(jí)的碳團(tuán)簇，這些碳團(tuán)簇由碳原子通過共價(jià)鍵相互連接而成，其尺寸和分布對(duì)薄膜的性能有著重要影響。較小尺寸且均勻分布的碳團(tuán)簇有利于提高薄膜的硬度和韌性，因?yàn)樗鼈兡軌蛟鰪?qiáng)碳原子之間的相互作用，形成更加致密的結(jié)構(gòu)。通過選區(qū)電子衍射（SAED）分析，進(jìn)一步證實(shí)了DLC（Ni）薄膜的非晶態(tài)性質(zhì)。SAED圖譜呈現(xiàn)出彌散的環(huán)形圖案，沒有明顯的衍射斑點(diǎn)，這是典型的非晶材料特征，表明薄膜中不存在長(zhǎng)程有序的晶體結(jié)構(gòu)。在SAED圖譜中，還可以觀察到一些微弱的漫散射環(huán)，這些漫散射環(huán)對(duì)應(yīng)著DLC薄膜中碳原子的不同雜化狀態(tài)。通過對(duì)漫散射環(huán)的位置和強(qiáng)度進(jìn)行分析，可以大致了解薄膜中sp2和sp3雜化鍵的相對(duì)含量。拉曼光譜分析是研究DLC薄膜結(jié)構(gòu)的重要手段之一。DLC（Ni）薄膜的拉曼光譜主要包含兩個(gè)特征峰，分別是位于1350cm?1左右的D峰和1580cm?1左右的G峰。D峰對(duì)應(yīng)著sp2鍵碳的無序振動(dòng)，反映了薄膜中碳原子的無序程度；G峰對(duì)應(yīng)著石墨化振動(dòng)，與sp2鍵碳的平面內(nèi)振動(dòng)有關(guān)。通過分析D峰和G峰的位置、強(qiáng)度比（ID/IG）等參數(shù)，可以深入了解薄膜中碳原子的雜化狀態(tài)和結(jié)構(gòu)有序性。當(dāng)鎳元素?fù)饺隓LC薄膜中時(shí)，會(huì)對(duì)拉曼光譜產(chǎn)生顯著影響。隨著鎳含量的增加，D峰和G峰的位置可能會(huì)發(fā)生偏移。這是因?yàn)殒囋优c碳原子之間的相互作用會(huì)改變碳原子的電子云分布，進(jìn)而影響sp2和sp3雜化鍵的振動(dòng)頻率。鎳含量的變化還會(huì)導(dǎo)致ID/IG值的改變。適量的鎳摻雜可能會(huì)使ID/IG值減小，表明薄膜中sp3鍵的含量相對(duì)增加，薄膜的結(jié)構(gòu)更加有序，硬度和耐磨性可能會(huì)得到提高；而當(dāng)鎳含量過高時(shí)，ID/IG值可能會(huì)增大，意味著sp2鍵含量相對(duì)增多，薄膜的結(jié)構(gòu)有序性下降，硬度和耐磨性可能會(huì)受到影響。X射線光電子能譜（XPS）分析用于確定DLC（Ni）薄膜的化學(xué)成分和元素化學(xué)態(tài)。在XPS全譜中，可以清晰地檢測(cè)到碳（C）、鎳（Ni）等元素的存在。通過對(duì)C1s和Ni2p譜峰的精細(xì)分析，可以進(jìn)一步了解這些元素的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)。C1s譜峰通?？梢苑纸鉃槎鄠€(gè)子峰，分別對(duì)應(yīng)著不同的碳化學(xué)鍵，如C-C、C-Ni等。通過分析這些子峰的相對(duì)強(qiáng)度，可以確定薄膜中不同碳化學(xué)鍵的含量。當(dāng)薄膜中存在C-Ni鍵時(shí)，表明鎳原子與碳原子之間發(fā)生了化學(xué)結(jié)合，這對(duì)于改善薄膜的結(jié)構(gòu)和性能具有重要作用。Ni2p譜峰的分析可以確定鎳元素在薄膜中的化學(xué)態(tài)，如Ni?、Ni2?等。不同化學(xué)態(tài)的鎳元素對(duì)薄膜性能的影響不同，Ni2?可能會(huì)參與薄膜中的化學(xué)反應(yīng)，影響薄膜的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。通過對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜微觀結(jié)構(gòu)的深入表征，建立了薄膜微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。薄膜的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和碳原子的雜化狀態(tài)決定了其硬度、摩擦磨損性能等力學(xué)性能；鎳元素的摻入改變了薄膜的化學(xué)成分和化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響了薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能。這些微觀結(jié)構(gòu)信息為進(jìn)一步優(yōu)化DLC（Ni）薄膜的制備工藝和性能提供了重要的理論依據(jù)。4.2力學(xué)性能測(cè)試采用納米壓痕儀對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜的硬度和彈性模量進(jìn)行測(cè)試，以深入了解薄膜的力學(xué)性能。納米壓痕測(cè)試是一種基于儀器化壓痕技術(shù)的微納米力學(xué)測(cè)試方法，通過精確控制壓頭對(duì)薄膜表面施加逐漸增加的載荷，并實(shí)時(shí)測(cè)量壓頭的位移，從而獲得載荷-位移曲線。在本實(shí)驗(yàn)中，選用具有尖銳幾何形狀的金剛石壓頭，以確保能夠準(zhǔn)確地壓入薄膜表面，并獲得可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。對(duì)每個(gè)樣品在不同位置進(jìn)行多次納米壓痕測(cè)試，一般每個(gè)樣品測(cè)試5-10個(gè)點(diǎn)，以減小測(cè)試誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)Oliver-Pharr方法對(duì)納米壓痕測(cè)試得到的載荷-位移曲線進(jìn)行分析，計(jì)算出薄膜的硬度和彈性模量。硬度是材料抵抗塑性變形的能力，其計(jì)算公式為H=\frac{P_{max}}{A_{c}}，其中P_{max}為最大載荷，A_{c}為接觸面積。彈性模量反映了材料在彈性變形階段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，通過分析卸載曲線的斜率，并結(jié)合相關(guān)的彈性理論和幾何修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。測(cè)試結(jié)果顯示，未添加鎳元素的純DLC薄膜的硬度約為20-25GPa，彈性模量在150-180GPa之間。而當(dāng)在DLC薄膜中引入鎳元素形成DLC（Ni）薄膜后，其硬度和彈性模量發(fā)生了顯著變化。隨著鎳靶濺射功率的增加，薄膜中鎳元素的含量逐漸增加，DLC（Ni）薄膜的硬度呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)鎳靶濺射功率為100-150W時(shí)，DLC（Ni）薄膜的硬度達(dá)到最大值，約為30-35GPa，比純DLC薄膜的硬度提高了約50%-75%。這是因?yàn)檫m量的鎳元素?fù)诫s可以促進(jìn)DLC薄膜中sp3鍵的形成，增強(qiáng)碳原子之間的相互作用，從而提高薄膜的硬度。鎳元素還可以作為成核中心，細(xì)化薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高薄膜的硬度。當(dāng)鎳靶濺射功率過高，導(dǎo)致鎳元素含量過多時(shí)，過多的Ni-C鍵會(huì)破壞碳原子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使sp2鍵相對(duì)含量增加，薄膜硬度反而下降。DLC（Ni）薄膜的彈性模量也受到鎳元素?fù)诫s的影響。隨著鎳含量的增加，彈性模量先略有增加，然后逐漸降低。在鎳靶濺射功率為100-150W的范圍內(nèi)，彈性模量達(dá)到最大值，約為180-200GPa，比純DLC薄膜的彈性模量提高了約10%-20%。適量的鎳元素?fù)诫s可以優(yōu)化薄膜的原子排列和化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)，提高薄膜的彈性性能。當(dāng)鎳含量過高時(shí)，薄膜結(jié)構(gòu)的無序性增加，導(dǎo)致彈性模量下降。通過對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜硬度和彈性模量的測(cè)試與分析，明確了鎳元素?fù)诫s對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響規(guī)律。這為進(jìn)一步優(yōu)化DLC（Ni）薄膜的制備工藝，提高其力學(xué)性能，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，如在機(jī)械加工領(lǐng)域，高硬度和適當(dāng)彈性模量的DLC（Ni）薄膜可以顯著提高刀具的切削性能和耐磨性能，延長(zhǎng)刀具的使用壽命；在電子器件領(lǐng)域，具有合適力學(xué)性能的DLC（Ni）薄膜可以作為保護(hù)涂層，防止器件表面受到損傷，提高器件的可靠性和穩(wěn)定性。4.3摩擦學(xué)性能研究利用球-盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜的摩擦學(xué)性能進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)過程中，選用直徑為6mm的Si?N?陶瓷球作為對(duì)偶件，其硬度較高，能夠在摩擦過程中對(duì)DLC（Ni）薄膜表面產(chǎn)生穩(wěn)定的磨損作用，從而更準(zhǔn)確地評(píng)估薄膜的耐磨性能。將表面涂覆DLC（Ni）薄膜的316L不銹鋼樣品固定在試驗(yàn)機(jī)的圓盤上，使其與Si?N?陶瓷球在特定的工況條件下進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。設(shè)定摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的載荷為5N，轉(zhuǎn)速為200r/min，時(shí)間為60min。載荷的選擇模擬了實(shí)際應(yīng)用中材料表面可能承受的中等程度的接觸壓力；轉(zhuǎn)速和時(shí)間的設(shè)定則綜合考慮了實(shí)驗(yàn)的可操作性和對(duì)薄膜磨損情況的有效評(píng)估。在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，如改變環(huán)境濕度、溫度等，對(duì)DLC（Ni）薄膜的摩擦系數(shù)和磨損率進(jìn)行測(cè)試和分析。在室溫（25℃）、相對(duì)濕度為50%的環(huán)境條件下，純DLC薄膜的摩擦系數(shù)在0.10-0.12之間波動(dòng)。這是由于純DLC薄膜表面具有一定的潤(rùn)滑性，其碳原子間的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)和表面的微觀形貌使得在摩擦過程中能夠降低摩擦力。當(dāng)在DLC薄膜中引入鎳元素形成DLC（Ni）薄膜后，其摩擦系數(shù)發(fā)生了明顯變化。隨著鎳靶濺射功率的增加，薄膜中鎳元素的含量逐漸增多，DLC（Ni）薄膜的摩擦系數(shù)呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)。當(dāng)鎳靶濺射功率為100-150W時(shí)，DLC（Ni）薄膜的摩擦系數(shù)達(dá)到最小值，約為0.06-0.08。這是因?yàn)檫m量的鎳元素?fù)诫s可以改變薄膜表面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。鎳原子可以在薄膜表面形成一層相對(duì)穩(wěn)定的氧化膜（如NiO），這層氧化膜具有良好的潤(rùn)滑性能，能夠有效降低薄膜與Si?N?陶瓷球之間的摩擦系數(shù)；鎳元素還可以調(diào)整薄膜中碳原子的雜化狀態(tài)，使薄膜表面的微觀形貌更加均勻，減少了摩擦過程中的局部應(yīng)力集中，進(jìn)一步降低了摩擦系數(shù)。當(dāng)鎳靶濺射功率過高，鎳元素含量過多時(shí)，薄膜的結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致表面的潤(rùn)滑性能下降，摩擦系數(shù)升高。磨損率是衡量材料耐磨性能的重要指標(biāo)，通過測(cè)量摩擦磨損實(shí)驗(yàn)前后樣品的質(zhì)量損失或磨損體積，結(jié)合樣品的密度等參數(shù)，可以計(jì)算出磨損率。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，純DLC薄膜的磨損率約為1.0×10??mm3/N?m。而DLC（Ni）薄膜的磨損率隨著鎳元素含量的變化也表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。當(dāng)鎳靶濺射功率在100-150W范圍內(nèi)時(shí)，DLC（Ni）薄膜的磨損率最低，約為5.0×10??mm3/N?m，比純DLC薄膜的磨損率降低了約50%。這是因?yàn)樵谠撴囋睾糠秶鷥?nèi)，DLC（Ni）薄膜具有較高的硬度和良好的韌性，能夠更好地抵抗Si?N?陶瓷球的摩擦作用，減少表面材料的脫落和磨損；薄膜表面形成的氧化膜和均勻的微觀結(jié)構(gòu)也有助于降低磨損率。當(dāng)鎳元素含量過高或過低時(shí)，DLC（Ni）薄膜的磨損率都會(huì)增加。鎳含量過低時(shí)，薄膜的硬度和耐磨性能提升不明顯；鎳含量過高時(shí)，薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，硬度降低，導(dǎo)致磨損率升高。改變實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度和濕度，進(jìn)一步研究DLC（Ni）薄膜在不同工況下的摩擦學(xué)性能。當(dāng)環(huán)境溫度升高到50℃時(shí)，DLC（Ni）薄膜的摩擦系數(shù)略有增加，約為0.08-0.10。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)導(dǎo)致薄膜表面的氧化膜穩(wěn)定性下降，潤(rùn)滑性能降低；同時(shí)，溫度升高還可能會(huì)使薄膜內(nèi)部的應(yīng)力分布發(fā)生變化，影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)增加。磨損率也有所上升，約為7.0×10??mm3/N?m。這是由于高溫會(huì)使薄膜材料的硬度降低，抵抗摩擦的能力減弱，同時(shí)可能會(huì)加劇薄膜與Si?N?陶瓷球之間的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致磨損加劇。當(dāng)環(huán)境濕度增加到80%時(shí)，DLC（Ni）薄膜的摩擦系數(shù)也會(huì)有所增大，約為0.08-0.10。這是因?yàn)楦邼穸拳h(huán)境下，水分子可能會(huì)吸附在薄膜表面，影響薄膜與Si?N?陶瓷球之間的接觸狀態(tài)，增加摩擦力；水分子還可能會(huì)參與薄膜表面的化學(xué)反應(yīng)，改變薄膜的表面性質(zhì)，導(dǎo)致摩擦系數(shù)升高。磨損率同樣有所上升，約為8.0×10??mm3/N?m。這是因?yàn)楦邼穸拳h(huán)境容易引發(fā)薄膜的腐蝕，削弱薄膜的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得在摩擦過程中更容易發(fā)生磨損。通過對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜在不同工況下的摩擦系數(shù)和磨損率的研究，深入了解了鎳元素?fù)诫s對(duì)薄膜摩擦學(xué)性能的影響機(jī)制，以及環(huán)境因素對(duì)薄膜摩擦學(xué)性能的作用規(guī)律。這為DLC（Ni）薄膜在實(shí)際應(yīng)用中的性能評(píng)估和優(yōu)化提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的工作環(huán)境和工況要求，可以選擇合適鎳含量的DLC（Ni）薄膜，以獲得最佳的摩擦學(xué)性能。在高溫、高濕度等惡劣環(huán)境下工作的機(jī)械部件表面涂覆DLC（Ni）薄膜時(shí)，需要綜合考慮環(huán)境因素對(duì)薄膜性能的影響，通過調(diào)整制備工藝和薄膜成分，提高薄膜的穩(wěn)定性和耐磨性能。4.4耐腐蝕性能評(píng)估采用電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜的耐腐蝕性能進(jìn)行評(píng)估，這是深入了解薄膜在腐蝕環(huán)境中行為的關(guān)鍵手段。實(shí)驗(yàn)在模擬海洋環(huán)境的3.5%NaCl溶液中進(jìn)行，該溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，能夠有效模擬實(shí)際應(yīng)用中316L不銹鋼可能面臨的惡劣腐蝕條件。采用三電極體系，以涂覆DLC（Ni）薄膜的316L不銹鋼樣品為工作電極，飽和甘***電極（SCE）為參比電極，鉑片為輔助電極。開路電位-時(shí)間曲線是評(píng)估薄膜在腐蝕介質(zhì)中初始腐蝕狀態(tài)的重要依據(jù)。在測(cè)試初期，記錄開路電位隨時(shí)間的變化情況。對(duì)于未涂覆薄膜的316L不銹鋼基體，開路電位相對(duì)較低，且在測(cè)試過程中呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。這表明在3.5%NaCl溶液中，不銹鋼基體表面的金屬原子容易失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕電流，導(dǎo)致開路電位降低。而涂覆DLC（Ni）薄膜的樣品，開路電位明顯高于不銹鋼基體。在測(cè)試初期，開路電位迅速上升并保持在相對(duì)較高的水平。這是因?yàn)镈LC（Ni）薄膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和致密性，能夠有效阻擋腐蝕介質(zhì)與不銹鋼基體的接觸，減少金屬原子的氧化，從而提高開路電位。隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)，開路電位雖有緩慢下降，但仍遠(yuǎn)高于不銹鋼基體，說明DLC（Ni）薄膜在長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕過程中，仍能對(duì)基體起到較好的保護(hù)作用。動(dòng)電位極化曲線測(cè)試是評(píng)估薄膜耐腐蝕性能的重要方法之一，通過該測(cè)試可以獲取腐蝕電位（Ecorr）、腐蝕電流密度（Icorr）等關(guān)鍵參數(shù)。腐蝕電位是衡量材料在腐蝕介質(zhì)中熱力學(xué)穩(wěn)定性的指標(biāo)，腐蝕電位越高，材料越不易發(fā)生腐蝕；腐蝕電流密度則反映了材料在腐蝕過程中的腐蝕速率，腐蝕電流密度越小，腐蝕速率越慢。未涂覆薄膜的316L不銹鋼基體的腐蝕電位較低，約為-0.5V（SCE），腐蝕電流密度較大，約為1.0×10??A/cm2。這表明不銹鋼基體在3.5%NaCl溶液中容易發(fā)生腐蝕，且腐蝕速率較快。涂覆DLC（Ni）薄膜后，腐蝕電位顯著正移，當(dāng)鎳靶濺射功率為100-150W時(shí)，腐蝕電位可達(dá)-0.2V（SCE）左右，比不銹鋼基體提高了約0.3V。這說明DLC（Ni）薄膜能夠提高316L不銹鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性，使其更不易發(fā)生腐蝕。腐蝕電流密度也明顯降低，約為5.0×10??A/cm2，比不銹鋼基體降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這表明DLC（Ni）薄膜能夠有效抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，降低腐蝕速率。當(dāng)鎳靶濺射功率過高或過低時(shí)，腐蝕電位和腐蝕電流密度的改善效果相對(duì)較差。鎳含量過低時(shí)，薄膜對(duì)基體的保護(hù)作用有限；鎳含量過高時(shí)，薄膜的結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致耐腐蝕性能下降。電化學(xué)阻抗譜（EIS）測(cè)試通過測(cè)量薄膜在不同頻率下的阻抗值，分析薄膜在腐蝕過程中的阻抗變化，深入研究薄膜的腐蝕機(jī)理。EIS圖譜通常以Nyquist圖和Bode圖的形式呈現(xiàn)。在Nyquist圖中，未涂覆薄膜的316L不銹鋼基體的阻抗譜呈現(xiàn)出一個(gè)較小的半圓，表明其電荷轉(zhuǎn)移電阻較小，腐蝕反應(yīng)容易進(jìn)行。涂覆DLC（Ni）薄膜后，阻抗譜的半圓半徑明顯增大。當(dāng)鎳靶濺射功率為100-150W時(shí)，半圓半徑達(dá)到最大值，這意味著薄膜具有較高的電荷轉(zhuǎn)移電阻，能夠有效阻擋腐蝕介質(zhì)中的離子傳輸，抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。在Bode圖中，涂覆DLC（Ni）薄膜的樣品在低頻段的阻抗值明顯高于不銹鋼基體，且相位角在低頻段也保持較高的值。這表明DLC（Ni）薄膜能夠有效提高316L不銹鋼的耐腐蝕性能，降低腐蝕速率。通過對(duì)316L不銹鋼表面DLC（Ni）薄膜在模擬海洋環(huán)境中的耐腐蝕性能評(píng)估，明確了DLC（Ni）薄膜能夠顯著提高316L不銹鋼的耐腐蝕性能。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于在海洋環(huán)境中使用的316L不銹鋼部件，如船舶的螺旋槳、海洋平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)等，表面涂覆DLC（Ni）薄膜可以有效延長(zhǎng)部件的使用壽命，降低維護(hù)成本，提高設(shè)備的可靠性和安全性。五、鈦合金表面DLC（Ni）薄膜的制備5.1針對(duì)鈦合金的制備工藝調(diào)整鈦合金與316L不銹鋼在諸多方面存在顯著差異，這些差異對(duì)DLC（Ni）薄膜的制備工藝提出了不同的要求。鈦合金的晶體結(jié)構(gòu)與316L不銹鋼不同，鈦合金主要為密排六方結(jié)構(gòu)（α鈦合金）或體心立方結(jié)構(gòu)（β鈦合金），而316L不銹鋼為面心立方結(jié)構(gòu)。這種晶體結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致它們?cè)谠优帕泻途Ц癯?shù)上存在明顯區(qū)別，進(jìn)而影響薄膜與基體之間的原子擴(kuò)散和結(jié)合方式。在DLC（Ni）薄膜沉積過程中，不同的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)使薄膜在基體表面的成核和生長(zhǎng)機(jī)制有所不同，需要對(duì)制備工藝進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。從力學(xué)性能方面來看，鈦合金具有較高的比強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度通常比316L不銹鋼高，但其彈性模量相對(duì)較低。這意味著在薄膜制備過程中，鈦合金基體對(duì)薄膜內(nèi)應(yīng)力的承受和釋放能力與316L不銹鋼不同。當(dāng)薄膜與基體之間存在熱應(yīng)力或其他內(nèi)應(yīng)力時(shí)，由于鈦合金的彈性模量較低，更容易發(fā)生變形來緩解應(yīng)力，這可能會(huì)導(dǎo)致薄膜與基體之間的結(jié)合力受到影響。因此，在制備DLC（Ni）薄膜時(shí)，需要更加關(guān)注應(yīng)力的控制，通過調(diào)整工藝參數(shù)來減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，或采用適當(dāng)?shù)姆椒▉碓鰪?qiáng)薄膜與基體之間的結(jié)合力，以適應(yīng)鈦合金的力學(xué)性能特點(diǎn)。在化學(xué)活性方面，鈦合金的化學(xué)活性比316L不銹鋼高。鈦原子具有較強(qiáng)的化學(xué)親和力，在空氣中容易與氧、氮等氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層致密的氧化膜或氮化膜。在DLC（Ni）薄膜制備過程中，這種化學(xué)活性會(huì)影響薄膜與基體之間的界面反應(yīng)，可能導(dǎo)致界面處形成復(fù)雜的化合物，影響薄膜的附著力和性能。在濺射過程中，鈦合金表面的氧化膜可能會(huì)阻礙濺射粒子與基體原子的結(jié)合，需要采取特殊的預(yù)處理工藝來去除表面氧化膜，并在制備過程中盡量減少外界氣體的干擾，確保薄膜與基體之間能夠形成良好的化學(xué)鍵合?；谏鲜鲡伜辖鹋c316L不銹鋼的差異，在鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜時(shí)，對(duì)制備工藝進(jìn)行了以下關(guān)鍵調(diào)整。在基體預(yù)處理環(huán)節(jié)，采用更為嚴(yán)格和精細(xì)的工藝。除了常規(guī)的機(jī)械打磨和超聲波清洗外，增加了化學(xué)蝕刻步驟。使用特定的蝕刻溶液，如氫氟酸（HF）和硝酸（HNO?）的混合溶液，對(duì)鈦合金表面進(jìn)行蝕刻處理。這種化學(xué)蝕刻可以有效地去除表面的氧化膜和雜質(zhì)，同時(shí)在表面形成一定的微觀粗糙度，增加薄膜與基體之間的接觸面積和機(jī)械咬合作用，提高薄膜的附著力。在蝕刻過程中，需要嚴(yán)格控制蝕刻時(shí)間和溶液濃度，以避免過度蝕刻導(dǎo)致基體損傷。在濺射參數(shù)調(diào)整方面，對(duì)濺射功率和氣體流量進(jìn)行了優(yōu)化。由于鈦合金的化學(xué)活性較高，為了減少濺射過程中與外界氣體的反應(yīng)，適當(dāng)降低了濺射功率。將鎳靶濺射功率范圍調(diào)整為80-120W，石墨靶濺射功率調(diào)整為80-100W。較低的濺射功率可以降低濺射粒子的能量，減少粒子在飛行過程中與氣體分子的碰撞和反應(yīng)，從而減少雜質(zhì)的引入。適當(dāng)降低了氬氣流量，將其控制在15-25sccm。較低的氬氣流量可以降低等離子體的密度，減少濺射粒子與氬離子的碰撞，進(jìn)一步減少薄膜中的雜質(zhì)含量，提高薄膜的質(zhì)量。在薄膜與基體之間引入過渡層也是重要的調(diào)整措施之一。選擇與鈦合金和DLC（Ni）薄膜熱膨脹系數(shù)匹配性較好的材料，如鈦（Ti）、鉻（Cr）等作為過渡層材料。在濺射DLC（Ni）薄膜之前，先在鈦合金基體表面濺射一層厚度約為50-100nm的過渡層。過渡層可以緩沖膜基之間的熱應(yīng)力，促進(jìn)薄膜與基體之間的原子擴(kuò)散和化學(xué)鍵合，增強(qiáng)薄膜的附著力。過渡層還可以阻止鈦合金表面的化學(xué)活性對(duì)DLC（Ni）薄膜的影響，提高薄膜的穩(wěn)定性和性能。5.2制備實(shí)驗(yàn)與工藝優(yōu)化在完成對(duì)鈦合金表面DLC（Ni）薄膜制備工藝的調(diào)整后，進(jìn)行了一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹苽鋵?shí)驗(yàn)，以深入探究各工藝參數(shù)對(duì)薄膜性能的影響，并通過優(yōu)化工藝參數(shù)來獲得性能優(yōu)異的DLC（Ni）薄膜。實(shí)驗(yàn)選用尺寸為10mm×10mm×2mm的鈦合金薄片作為基體材料，實(shí)驗(yàn)前對(duì)基體進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，確?；w表面狀態(tài)符合薄膜沉積要求。首先，將鈦合金樣品依次用800目、1200目和2000目的砂紙進(jìn)行機(jī)械打磨，去除表面的氧化層、劃痕和雜質(zhì)，使表面粗糙度達(dá)到一定水平。打磨過程中，采用均勻的打磨力度和方向，避免表面出現(xiàn)不均勻的損傷。打磨完成后，將樣品放入超聲波清洗器中，先后用無水乙醇和去離子水各清洗15-20分鐘，以去除表面的油污和微小顆粒。超聲波清洗利用超聲波的空化作用，增強(qiáng)清洗效果，確保表面清潔。清洗結(jié)束后，用高純氮?dú)獯蹈蓸悠繁砻妫乐顾謿埩魧?duì)薄膜沉積產(chǎn)生不良影響。將預(yù)處理后的鈦合金樣品放入磁控濺射設(shè)備的真空室內(nèi)，開始薄膜制備實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)研究了濺射功率、濺射時(shí)間和氣體流量等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)DLC（Ni）薄膜性能的影響。固定其他參數(shù)，將鎳靶濺射功率分別設(shè)置為80W、100W、120W、140W、160W，石墨靶濺射功率固定為80-100W，研究不同鎳靶濺射功率下薄膜的性能變化。結(jié)果表明，隨著鎳靶濺射功率的增加，薄膜中鎳元素的含量逐漸增加。當(dāng)鎳靶濺射功率為100-120W時(shí)，薄膜的硬度和耐磨性能達(dá)到較好的水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)功率范圍內(nèi)，適量的鎳元素?fù)诫s可以促進(jìn)DLC薄膜中sp3鍵的形成，增強(qiáng)碳原子之間的相互作用，提高薄膜的硬度和耐磨性。鎳元素還可以作為成核中心，細(xì)化薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升薄膜的性能。當(dāng)鎳靶濺射功率過高時(shí)，過多的Ni-C鍵會(huì)破壞碳原子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使sp2鍵相對(duì)含量增加，薄膜硬度下降，耐磨性能也隨之降低。在濺射時(shí)間對(duì)薄膜性能的影響研究中，固定其他參數(shù)，將濺射時(shí)間分別設(shè)置為1h、2h、3h、4h、5h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著濺射時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜厚度逐漸增加。當(dāng)濺射時(shí)間為3-4h時(shí)，薄膜的性能較為優(yōu)異。濺射時(shí)間過短，薄膜厚度較薄，無法充分發(fā)揮DLC（Ni）薄膜的性能優(yōu)勢(shì)；而濺射時(shí)間過長(zhǎng)，薄膜內(nèi)部應(yīng)力可能會(huì)增加，導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)裂紋甚至脫落等問題，影響薄膜的質(zhì)量和性能。氣體流量也是影響薄膜性能的重要參數(shù)之一。固定其他參數(shù)，將氬氣流量分別設(shè)置為15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm，研究不同氬氣流量下薄膜的性能變化。結(jié)果表明，當(dāng)氬氣流量為20-25sccm時(shí)，薄膜的質(zhì)量較好。氬氣流量過低，等離子體密度較小，濺射粒子的能量和數(shù)量相對(duì)較少，薄膜的沉積速率較慢，可能導(dǎo)致薄膜生長(zhǎng)不連續(xù)，出現(xiàn)孔洞等缺陷；而氬氣流量過高，等離子體過于活躍，濺射粒子的能量過高，可能會(huì)對(duì)已沉積的薄膜造成轟擊損傷，影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。通過對(duì)各工藝參數(shù)的系統(tǒng)研究和優(yōu)化，確定了在鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜的最佳工藝參數(shù)：鎳靶濺射功率為100-120W，石墨靶濺射功率為80-100W，濺射時(shí)間為3-4h，氬氣流量為20-25sccm。在最佳工藝參數(shù)下制備的DLC（Ni）薄膜，具有較高的硬度、良好的耐磨性能和較低的摩擦系數(shù)，與鈦合金基體之間的附著力也較強(qiáng)，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。5.3制備過程中的特殊注意事項(xiàng)在鈦合金表面制備DLC（Ni）薄膜時(shí)，需要特別關(guān)注鈦合金的化學(xué)活性和表面特性，以確保制備過程的順利進(jìn)行和薄膜的質(zhì)量。由于鈦合金化學(xué)活性高，在制備前的預(yù)處理環(huán)節(jié)，去除表面氧化膜至關(guān)重要。在清洗過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制清洗時(shí)間和清洗劑的濃度，避免對(duì)基體造成過度腐蝕。若清洗時(shí)間過長(zhǎng)或清洗劑濃度過高，可能會(huì)導(dǎo)致鈦合金表面過度溶解，影響表面質(zhì)量和薄膜與基體的結(jié)合力；而清洗時(shí)間過短或清洗劑濃度不足，則無法徹底去除表面氧化膜和雜質(zhì)，同樣會(huì)影響薄膜的附著性能。在薄膜制備過程中，防止鈦合金與外界氣體的反應(yīng)是關(guān)鍵。鈦合金極易與氧、氮等氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在高溫或高能量粒子作用下，這種反應(yīng)會(huì)更加劇烈。在磁控濺射過程中，濺射粒子具有較高的能量，與鈦合金表面原子碰撞時(shí)，可能會(huì)引發(fā)鈦合金與真空室內(nèi)殘留氣體的反應(yīng)，從而在薄膜中引入雜質(zhì)，影響薄膜的性能。為了減少這種反應(yīng)的發(fā)生，必須確保真空室的高真空度，一般要求本底真空度優(yōu)于5×10??Pa。在濺射過程中，應(yīng)盡量減少真空室的漏氣率，可通過定期檢查真空系統(tǒng)的密封性，更換老化的密封件等措施來保證真空度的穩(wěn)定。合理控制濺射功率和氣體流量，以降低濺射粒子的能量和與氣體分子的碰撞概率，減少雜質(zhì)的引入。由于鈦合金的彈性模量相對(duì)較低，在薄膜沉積過程中，薄膜與基體之間的熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力對(duì)薄膜的附著力和性能影響較大。當(dāng)薄膜在鈦合金基體上沉積時(shí)，由于薄膜和基體的熱膨脹系數(shù)不同，在制備過程中的升溫與降溫階段，會(huì)在膜基界面產(chǎn)生熱應(yīng)力。如果熱應(yīng)力過大，超過了薄膜與基體之間的結(jié)合力，就會(huì)導(dǎo)致薄膜脫落或產(chǎn)生裂紋。在制備過程中，需要對(duì)溫度進(jìn)行精確控制，采用緩慢升溫、降溫的方式，減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生。可以在薄膜與基體之間引入過渡層，如鈦、鉻等金屬過渡層，來緩沖熱應(yīng)力，增強(qiáng)薄膜與基體的結(jié)合力。還可以通過調(diào)整制備工藝參數(shù)，如濺射功率、濺射時(shí)間等，來優(yōu)化薄膜的生長(zhǎng)過程，減少內(nèi)應(yīng)力的積累。六、鈦合金表面DLC（Ni）薄膜的性能分析6.1微觀結(jié)構(gòu)與成分分析利用X射線衍射（XRD）對(duì)鈦合金表面制備的DLC（Ni）薄膜進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，XRD圖譜能夠反映薄膜中晶體結(jié)構(gòu)和物相組成的信息。在XRD圖譜中，未出現(xiàn)明顯的晶體衍射峰，表明DLC（Ni）薄膜主要呈現(xiàn)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。這與DLC薄膜的本質(zhì)特征相符，在磁控濺射制備過程中，碳原子和鎳原子在鈦合金基體表面快速沉積，原子沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行規(guī)則排列形成晶體結(jié)構(gòu)。然而，在某些特定的制備條件下，可能會(huì)觀察到一些微弱的衍射峰，這些衍射峰可能對(duì)應(yīng)著少量的碳化物（如TiC）或鎳的化合物（如NiTi）。這是因?yàn)樵诒∧こ练e過程中，鈦合金基體中的鈦原子可能會(huì)與濺射出來的碳原子發(fā)生反應(yīng)，形成TiC等碳化物；鎳原子也可能與鈦原子相互作用，形成NiTi等化合物。這些化合物的形成會(huì)對(duì)薄膜的性能產(chǎn)生影響，如提高薄膜的硬度和耐磨性。通過X射線光電子能譜（XPS）對(duì)DLC（Ni）薄膜的化學(xué)成分和元素化學(xué)態(tài)進(jìn)行精確分析。在XPS全譜中，可以清晰地檢測(cè)到碳（C）、鎳（Ni）、鈦（Ti）等元素的存在。對(duì)C1s譜峰進(jìn)行精細(xì)分析，通?？梢苑纸鉃槎鄠€(gè)子峰。其中，位于284.6eV左右的子峰對(duì)應(yīng)著C-C鍵，這是DLC薄膜中碳原子的主要存在形式；位于285.5-286.5eV左右的子峰可能對(duì)應(yīng)著C-Ni鍵，表明鎳原子與碳原子之間發(fā)生了化學(xué)結(jié)合；位于288.0-289.0eV左右的子峰可能與C-O鍵有關(guān)，這可能是由于薄膜表面在制備過程中或暴露于空氣中時(shí)，與氧發(fā)生了反應(yīng)。對(duì)Ni2p譜峰的分析可以確定鎳元素在薄膜中的化學(xué)態(tài)。Ni2p3/2譜峰通常位于852.5-855.5eV之間，當(dāng)存在Ni2?時(shí)，譜峰可能會(huì)向高結(jié)合能方向移動(dòng)。這是因?yàn)镹i2?的電子云分布與Ni?不同，其失去了兩個(gè)電子，導(dǎo)致電子結(jié)合能發(fā)生變化。通過分析Ni2p譜峰的位置和強(qiáng)度，可以了解鎳元素在薄膜中的化學(xué)態(tài)和相對(duì)含量。在Ti2p譜峰方面，主要包含Ti2p3/2和Ti2p1/2兩個(gè)峰。Ti2p3/2峰通常位于454.5-456.5eV之間，其位置和強(qiáng)度的變化可以反映鈦元素在薄膜中的化學(xué)環(huán)境和含量。當(dāng)薄膜中存在TiC等化合物時(shí)，Ti2p3/2峰可能會(huì)向低結(jié)合能方向移動(dòng)。這是因?yàn)樵赥iC中，鈦原子與碳原子之間的化學(xué)鍵合方式與純鈦不同，導(dǎo)致電子云分布發(fā)生改變，從而影響了Ti2p3/2峰的位置。通過對(duì)DLC（Ni）薄膜微觀結(jié)構(gòu)和成分的深入分析，建立了結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。薄膜的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分決定了其硬度、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能等。適量的鎳元素?fù)诫s和碳化物的形成可以提高薄膜的硬度和耐磨性；而薄膜表面的氧化和元素化學(xué)態(tài)的變化則會(huì)影響其耐腐蝕性能。這些微觀結(jié)構(gòu)和成分信息為進(jìn)一步優(yōu)化DLC（Ni）薄膜的制備工藝和性能提供了重要的理論依據(jù)。6.2力學(xué)與摩擦學(xué)性能表現(xiàn)采用納米壓痕儀對(duì)鈦合金表面DLC（Ni）薄膜的硬度和彈性模量進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過程中，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)每個(gè)樣品