钛合金密度低、比强度高、生物相容性好,是航空航天、石油化工、生物医药等领域广泛应用的材料。钛合金表面硬度不够高,韧性较差和易磨损、耐蚀性差等不足限制了其应用范围的进一步扩大。因此,运用表面工程技术提高钛合金表面的性能,具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。金属陶瓷是一种具有极高硬度的材料,可以在不改变基体外形和尺寸的前提下通过一定方法沉积在基体表面,能够有效改善基体的耐磨性能、耐蚀性能和使用寿命等。随着表面工程技术的快速发展,高性能表面涂层的制备技术逐渐丰富,应用领域也不断扩大。本文通过双阴极等离子溅射沉积技术在钛合金(TC4)表面制备NbC涂层,首先在基体表面沉积Nb,然后进行Nb和C共同沉积。使用X射线衍射(XRD)进行相组成分析,使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)观察和分析涂层微观组织成分。通过划痕试验、纳米压入试验和摩擦磨损试验进行力学性能测试。测试涂层在室温3.5wt.%NaCl溶液中的耐蚀性能,使用开路电位、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱、低频阻抗测试技术进行。得出以下结果:(1)涂层的相组成为Nb和NbC,表面光滑平整,具有(110)织构倾向。涂层横截面SEM观察发现涂层厚度约5μm,涂层组织致密,与基体结合良好,无明显孔洞、脱落和裂纹等缺陷。EDS分析表明涂层主要组成成分是Nb和C。(2)划痕测试得出涂层临界载荷值为101.35N,表明涂层与基体结合牢固可满足工作需要。涂层韧性测试中没有产生向外扩张的微裂纹。纳米压入测试得出硬度和弹性模量分别为23.5Gpa和260.7Gpa。室温和高温摩擦磨损实验发现NbC涂层具有更低的滑动摩擦系数和磨损体积,对磨痕进行SEM观察发现NbC涂层比TC4的磨痕更光滑,且显微裂纹和剥落更少,所以沉积NbC涂层可改善基体的耐磨性。(3)在室温3.5wt.%NaCl溶液中的电化学腐蚀实验发现,NbC涂层的起始开路电位高于TC4,并且达到稳定所用的时间少于TC4,表明涂层表面比TC4更容易形成耐腐蚀的钝化膜。极化曲线测试发现NbC涂层具有更低的腐蚀电流密度、更高的腐蚀电位和较高的极化电阻。阻抗谱测试发现NbC涂层比TC4基体的电荷转移电阻更大、阻抗模更高,表明NbC涂层有着更低的被腐蚀速率,腐蚀过程中形成了高稳定性的钝化膜。综上所述,NbC涂层可以在TC4合金表面形成,结合强度高,可以用于提高钛合金表面的力学性能和耐蚀性能。