多弧离子镀制备TiSiN涂层的结构及其摩擦学行为

为了研究Si含量对TiSiN涂层性能的影响,采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V表面制备了不同Si含量(质量分数)的TiSiN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)纳米压痕仪、摩擦磨损试验机表征其表面形貌、成分,力学性能及摩擦学性能。结果表明:随着靶材中Si含量的增加,涂层硬度从35GPa增加到42GPa。在TiSiN涂层中Si元素主要以Si3N4非晶态存在,形成了非晶Si3N4包裹TiN纳米晶结构。当靶材中Si含量为8%时,涂层在海水中的磨损率约为2.1×10-6 mm3/(N·m),此时涂层的摩擦性能最好。     

等离子喷涂Al2O3涂层与高硬配副的摩擦学性能研究

目的 研究大气等离子喷涂Al2O3涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为.方法 通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al2O3涂层,利用纳米压痕仪测量了Al2O3涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末、涂层以及磨痕的相结构和形貌进行了表征分析,通过X射线能量色散谱仪(EDS)分析了涂层磨痕中对偶元素的转移.另外,还通过CSM摩擦机系统地研究了该涂层的摩擦磨损行为.借助X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕中的化学组成.结果 制备的Al2O3涂层主要以γ-Al2O3相为主,且存在一定孔隙,并出现层状结构.在摩擦实验中发现,在同一摩擦副下,Al2O3涂层的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐降低,磨损率随之增大.由于摩擦配副力学性能的差异,使Al2O3涂层表现出不同的摩擦磨损行为.以Si3N4为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数较小,但磨损率大,磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损.在摩擦过程中,Si3N4对偶副会与空气中的水反应,生成少量具有润滑效果的Si(OH)4胶体.以WC为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数大,但磨损率低,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,并伴有疲劳磨损.在摩擦过程中,由于产生了摩擦热,Al2O3涂层磨痕表面的γ-Al2O3相转变为 α-Al2O3相,摩擦配副的硬度和弹性模量越大,摩擦系数越高,γ-Al2O3相的转变也越多.结论 因高硬度的Si3N4和WC对偶球拥有不同的力学性能,对大气等离子喷涂制备的Al2O3涂层的摩擦磨损机理有显著的影响,并且在摩擦过程中,涂层磨痕内的γ-Al2O3相会向α-Al2O3相转变.     

载荷及摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦性能的影响

目的研究载荷及摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法用高速往复摩擦磨损测试仪考察了不同载荷及摩擦频率下的Al-Mg_2Si复合涂层的摩擦系数,并用SEM和超景深三维显微镜检测分析磨痕的表面形貌、磨痕深度和体积,对比分析载荷及摩擦频率的影响。结果载荷一定时,随着摩擦频率的增大,摩擦系数呈下降趋势,体积磨损率呈上升趋势。频率为3 Hz时,摩擦系数最小,为0.50;体积磨损率最大,为166.08×10~(-4) mm~3/(N·mm)。频率从1 Hz增至3 Hz时,摩擦系数减少了0.65,体积磨损率增加了3.1倍。频率一定时,随着载荷的增加,摩擦系数和体积磨损率均呈增加趋势。载荷为15 N时,摩擦系数和体积磨损率最大,分别为0.93和126.27×10~(-4) mm~3/(N·mm)。载荷从5 N增至15 N时,摩擦系数增加了0.27,体积磨损率增加了0.4倍。结论与载荷相比,摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦性能的影响更大。     

多弧离子镀制备TiSiN-Cu涂层的结构和摩擦学性能

目的通过在TiSiN涂层中掺杂软金属Cu,提高TiSiN涂层的摩擦性能。方法采用多弧离子镀技术,在316L不锈钢基体上沉积TiSiN-Cu涂层。用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的表面形貌,用X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)来分析涂层的元素组成和相组成,通过纳米压痕硬度测试和摩擦磨损实验,表征不同Cu含量TiSiN-Cu涂层的力学性能和摩擦学性能。结果 Cu含量对TiSiN涂层的结构、硬度和摩擦性能有明显影响。Cu在涂层中主要以单质形式存在,由于与空气接触,涂层表面有少量的CuO。随着Cu含量的增加,TiN的晶粒尺寸先减小后增加,硬度先升高后降低。在Cu原子数分数为6.28%时,硬度达到最大值29.26 GPa。在干摩擦条件下,TiSiN-Cu涂层的磨损率在Cu原子数分数为12.93%时达到最低,为6.65×10-7 mm~3/(N·m)。在海水环境下,涂层的磨损率较大。结论软金属Cu作为固体润滑颗粒可以明显改善Ti Si N涂层的干摩擦性能,在海水条件下,摩擦与腐蚀的交互作用加速了涂层材料的损耗。     

内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的制备及其减摩性能的研究

目的 研究铝含量对内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能的影响.方法 在激光熔覆过程中,利用铝热反应将金属氧化物还原,并沉积在Q235钢表面,制备内生Al2O3陶瓷颗粒增强的AlxCoCrFeNi(x=0,0.3,1,1.5,2)高熵复合涂层.通过XRD、SEM、EDS、XPS、RAMAN及摩擦磨损测试仪等检测方法,研究高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能.结果 涂层中含有大量弥散分布的纳米级Al2O3陶瓷颗粒.随着Al含量的增加,高熵复合涂层逐渐由FCC与BCC共存的形式转变为单相BCC的显微组织.同时,载荷为10 N时,高熵复合涂层的摩擦系数和磨损率均随着Al含量的上升而下降.Al2CoCrFeNi具有最低的平均滑动摩擦系数(0.15)和最低的磨损率(1.01×10–6 mm3/(N·m)),分别为Q235钢基体的1/4和1/38.当AlxCoCrFeNi系涂层中,当x增加至2时,磨痕表面的逐层剥落现象消失.涂层的主要磨损形式由氧化磨损和疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损.载荷为20 N时,Al2CoCrFeNi涂层的平均摩擦系数上升至0.325.结论 增加复合涂层中Al元素的含量可以稳定BCC相,并细化组织.同时,过量Al元素有抑制Fe元素氧化、降低摩擦表面Fe2O3含量、提高Fe3O4含量的作用,从而显著降低复合涂层的摩擦系数,并提高其减摩和耐磨性能.     

N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响

采用磁控溅射技术在Si片(100)和高速钢上制备V-Al-C和V-Al-C-N涂层,利用XRD、XPS、SEM、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对比分析了涂层的相结构、化学组成、表面形貌、断面结构、力学性能以及不同介质中(大气、去离子水和海水)涂层的摩擦学性能。结果表明,V-Al-C涂层呈柱状晶结构生长,晶粒粗大;N的引入阻碍V-Al-C涂层的柱状晶结构生长,结构致密化,晶粒尺寸减小,形成非晶碳包裹纳米晶的纳米复合结构,使硬度从(14±0.48)GPa增加到(24.5±0.8)GPa,韧性得到大幅提高(H/E0.1)。大气干摩擦条件下,V-Al-C涂层摩擦系数为0.70,引入N后摩擦系数降为0.42,这主要是由于在摩擦过程中V-Al-C-N涂层生成了具有润滑效果的V_2O_5,在非晶碳与V_2O_5耦合润滑作用下,涂层摩擦系数降低了40%;对于同一涂层,在去离子水和海水环境下的摩擦系数较大气干摩擦条件下降低,主要原因为:前者吸附的水分子可形成边界润滑作用。海水环境摩擦时,海水中Mg~(2+)、Ca~(2+)生成Mg(OH)_2、CaCO_3,均可提供进一步润滑效果,摩擦系数最低。3种环境摩擦过程中,30 min后V-Al-C涂层均因严重的磨粒磨损致磨穿而失效,且在腐蚀和磨损的协同作用下,海水环境中的磨损率最高。使用N掺杂制备的V-Al-C-N涂层均显示出良好的抗磨损性能,在干摩擦时磨损率为3.0×10~(-16)m~3/(N·m),在海水中为1.4×10~(-15)m~3/(N·m)。     

TiN、TiCN和CrN涂层在海水环境下的摩擦学性能

为提高海洋机械系统关键摩擦零部件的摩擦学性能,分别用多弧离子镀制备的TiN、TiCN和CrN涂层进行其表面防护。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪(XRD)表征涂层的结构,用纳米压痕和划痕仪测试其硬度和结合力,并用UMT-3往复式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能。结果表明,在海水环境中CrN涂层具有最低的摩擦因数。TiN和TiCN涂层已被磨穿,而CrN涂层在海水中最大磨痕深度为1.5μm左右,表明CrN在海水环境中具有良好的耐磨性。CrN涂层在海水中涂层的磨损率小于在蒸馏水中,说明海水的腐蚀作用在磨损过程中不明显,而海水环境良好的润滑性能起了主导作用,导致磨损率较低,这表明CrN涂层在海水环境中主要的磨损机理为机械磨损。     

恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

Ti靶电流对CrTiAlN涂层摩擦磨损性能的影响

在不同Ti靶电流下,采用非平衡磁控溅射技术在SDC99冷作模具钢表面制备CrTiAlN涂层。采用X射线衍射仪、原位纳米力学测试系统和摩擦磨损试验机等测试分析了Ti靶电流对涂层的相结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着Ti靶电流的增加,涂层的厚度及Ti含量呈非线性增加,涂层的纳米硬度与弹性模量分别增至26.08与302.86 GPa,Cr(Ti,Al) N涂层均为单相fcc结构;在Ti靶电流4 A下沉积的涂层的摩擦磨损性能最好,干摩擦因数和磨损率分别为不含Ti涂层的69.77%和65.31%;油磨26 h后磨损率为不含Ti涂层的25.67%,磨损机制为磨粒磨损与疲劳磨损的综合。     

nc-(Ti,Al)(C,N)/a-SiNx纳米复合薄膜的制备及性能研究

目的 研究Si、C单元素掺杂及其共同掺杂TiAlN涂层对涂层性能的影响.方法 基于阴极电弧+辉光放电技术,在SUS304不锈钢基体及硬质合金刀具上分别制备nc-(Ti,Al)N、nc-(Ti,Al)N/a-SiNx、nc-TiAlCN及nc-TiAlCN/a-SiNx/a-C纳米复合薄膜,通过SEM观察涂层的微观组织形貌,并借助EDS表征涂层的元素成分,用XRD分析涂层的物相构成,探究C、Si元素对涂层生长的影响.采用纳米硬度仪测试涂层的硬度,采用二维轮廓仪及三维形貌仪表征涂层的表面粗糙度及表面形貌,通过滑动摩擦磨损试验测定涂层的耐磨性,用纳米划痕仪表征涂层的摩擦系数及涂层与基体的结合强度,用铣削实验表征涂层的切削性能.结果 该技术制备的TiAlN涂层,内部晶相结构复杂,硬度为29.57 GPa,主要归因于Ti2AlN、Ti2N等硬质相及TiN0.3相的形成降低了涂层的晶格常数.此为首次报道通过物理气相沉积方法制备含TiN0.3相的涂层.TiAlSiN涂层的硬度最高,为37.69 GPa,且耐磨性最好,主要原因是Si的添加起到了细晶强化和晶界强化的作用.C掺杂TiAlN使涂层析出更多非晶相,涂层硬度降低.C、Si元素共同掺杂,使得nc-TiAlCN/a-SiNx/a-C涂层表现出较低的摩擦系数及表面粗糙度,但与基体的结合性能最差,nc-(Ti,Al)N/a-SiNx薄膜的结合强度最好.结论 涂层均提高了基体表面的显微硬度,Si、C元素的掺杂可使涂层的某些性能得以大幅提升,但在实际应用中,还需根据应用需求选择合适的涂层.     

火焰喷涂和等离子喷涂FeCrBSi涂层及其防滑和耐磨性能研究

目的采用大气等离子喷涂(APS)和火焰喷涂(FS)在304不锈钢基体上制备FeCrBSi涂层,并对比研究两种工艺制备涂层的防滑和耐磨性能。方法通过光学显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的显微形貌和结构进行分析,通过维氏硬度计测试涂层的显微硬度。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜,测量涂层在干摩擦条件下的摩擦系数和磨损量。结果两种喷涂方法制备的涂层多孔,在喷涂过程中极少发生氧化。与火焰喷涂涂层(749HV0.1)相比,大气等离子喷涂涂层(837HV0.1)具有更高的维氏硬度值。在摩擦试验中,火焰喷涂涂层的磨损率为(38.63±2.37)×10~(-6)m~3/(N·m),而大气等离子喷涂涂层的磨损率为(9.5±0.49)×10~(-6)m~3/(N·m),但两种涂层的摩擦系数区别较小,在频率2 Hz、载荷10 N的条件下的摩擦系数为0.6~0.7。结论两种涂层的磨损机制均为疲劳磨损,喷涂态FeCrBSi涂层具有较好的防滑耐磨性能,且大气等离子喷涂涂层性能优于火焰喷涂涂层。     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN与TiN/TiCN/Al2O3/TiCNO多层涂层的组织性能比较

目的对比TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层的组织性能。方法采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN和TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO两种多层涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的物相和组织形貌,采用纳米力学测试系统测试涂层顶层的硬度和弹性模量,利用显微维氏硬度计和划痕仪分别测量涂层的显微硬度和结合强度,利用往复式多功能摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损性能。结果顶层TiN晶粒为柱状晶,顶层TiCNO晶粒呈细针状。与顶层TiN相比,顶层TiCNO硬度更大,抗塑性变形能力更强。与以TiN为顶层的多层涂层相比,以TiCNO为顶层的多层涂层表面粗糙度、摩擦系数较大,结合强度较低。当磨损只发生在顶层时,耐磨性取决于顶层涂层的性能,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率为TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的1.2倍。当磨损进行到顶层与Al_2O_3层界面时,结合强度对耐磨性也有重要影响,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN的磨损体积和磨损率是TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的82%。结论与TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN相比,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO的顶层TiCNO硬度较大,抗塑性变形能力强,其顶层耐磨性较好。改善TiN/TiCN/Al_2O_3/TiCNO多层涂层表面粗糙度和结合强度将进一步提高该涂层的摩擦磨损性能。     

恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损的影响

目的研究不同恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损行为的影响。方法用多弧离子镀系统在316不锈钢上沉积TiN涂层。通过XRD测试、纳米压痕硬度测试、膜基结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀实验和涂层的磨痕截面轮廓测试,分别评价TiN涂层的相结构、硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数、磨损率,并通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌、截面形貌和磨痕形貌进行分析。结果在摩擦条件下,TiN涂层的开路电位随着滑动摩擦时间的增加而逐渐降低。TiN涂层在不同恒电位(-1V、-0.5 V、OCP、0 V)下滑动摩擦,平均摩擦系数分别为0.392,0.416、0.324、0.348。磨损率分别为1.8117×10-6、3.1123×10-6、4.5958×10-6、7.7724×10-6 mm3/(N·m)。在0.5 V下,涂层被磨穿。TiN涂层在人工海水环境中的主要腐蚀磨损破坏机制为磨粒磨损和疲劳点蚀。结论提高加载电位,涂层的磨损量和磨损率同步增大。在-1、-0.5 V,OCP下,由腐蚀促进磨损的损失量占TiN涂层损失总量的比重逐渐增大,依次为0%、41.78%、61.77%。在0 V时,TiN涂层产生了由磨损促进腐蚀的损失量,占TiN涂层损失总量的比例为6.1%。     

碳纳米管-镍磷化学复合镀层的组织与性能研究

目的研究碳纳米管对Ni-P化学镀层组织与性能的影响。方法将碳纳米管(CNTs)加入到镀液中,采用化学镀的方法在45#钢表面制得碳纳米管-镍磷化学复合镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪综合分析复合镀层的表面形貌和结构,并采用多功能材料表面性能测试仪对复合镀层的摩擦磨损性能进行了研究。利用动电位极化技术对Ni-P-CNTs复合镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为进行了研究。结果Ni-P-CNTs化学复合镀层是非晶态结构,CNTs均匀地嵌埋在基质镀层中。在耐磨性试验中,Ni-P-CNTs复合镀层的磨损率比Ni-P镀层降低了7.6×10~(-11) m~3/(N·m),而平均摩擦因数减小了0.074。在电化学腐蚀试验中,Ni-P-CNTs复合镀层的腐蚀电位比Ni-P镀层正移了222 mV,而腐蚀电流密度降低了5.234×10~(-6) A/cm~2。结论碳纳米管填补了镍磷非晶胞间的间隙,改善了复合镀层的组织结构,使Ni-P-CNTs化学复合镀层具有更好的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。     

TA2合金激光熔 α-Ti/TiC+(Ti,W)C1-x/Ti2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10~(-5) mm~3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm~3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10~(-5)mm~3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。     

N2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层的影响

目的研究N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层组织结构和性能的影响,优化TiN涂层的制备工艺。方法在不同N_2流量的条件下,采用等离子体增强磁控溅射法制备TiN涂层。采用3D形貌仪和扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用X射线衍射仪测定涂层的相结构,利用显微硬度计测试涂层试样的硬度,利用球-盘摩擦磨损试验机考察涂层试样的摩擦磨损性能,利用能谱仪分析磨痕表面的化学组成。结果 N_2流量小于61.5 mL/min时,增加N_2流量对总气压和靶电压的影响很小;N_2流量超过61.5 mL/min后,总气压和靶电压均随着N_2流量的增加而显著增大。随着N_2流量的增大,制备的TiN涂层X射线衍射谱中的TiN(111)、TiN(220)衍射峰强度不断增大,TiN(200)衍射峰强度先不变后突然减小。N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的致密性最好,硬度最高。N_2流量在50~61.5 mL/min范围内,制备的TiN涂层试样的磨损率较低,最低可达7.4×10~(-16) m~3/(N·m)。当N_2流量超过63 mL/min后,TiN涂层试样的磨损率显著增大。结论 N_2流量对等离子体增强磁控溅射TiN涂层择优取向、硬度及摩擦磨损性能的影响较显著,N_2流量约为61.5 mL/min时,制备的TiN涂层试样的硬度和耐磨性最好。     

Effect of N Doping on Microstructure,Mechanical and Tribological Properties of V-Al-C CoatingsEI北大核心CSCD

The crises of resource shortage have prompted ocean exploitation to spring up all over the world. Some crucial frictional components of marine equipment have to be directly faced with the conjoint action of wear and corrosion. Transition metal nitrides or carbides hard coatings have been widely used to improve tribological performance in various applications. However, the poor toughness, wear and corrosion resistance of coatings cannot meet the harsher marine environment, which needs to obtain multi-functional hard coatings providing complex properties. The nanocomposite structure coatings containing nanocrystalline phase embedded in an amorphous matrix allow tailoring their properties to desired value by designing chemical composition and nanostructure. In this work, V-Al-C and V-Al-C-N coatings were deposited on silicon and high speed steel (HSS) substrates by magnetron sputtering. The crystal microstructure, chemical composition, surface morphology, cross-sectional structure, mechanical property and friction behavior of the coatings under different contact conditions (air, distilled water and artificial seawater) were studied by XRD, XPS, SEM, nano-indentation and ball-on-disc tribometer. The results showed that the V-Al-C coating displayed columnar structure with coarse grain. When the nitrogen was incorporated, the coating structure evolved into nanocomposite structure composed of nanocrystallite and amorphous carbon. The hardness increased from (14 +/- 0.48) GPa to (24.5 +/- 0.8) GPa, and the toughness was significantly improved (H/E>0.1). In air condition, the friction coefficient decreased from 0.70 to 0.42, owing to the synergy interaction between V2O5 and amorphous carbon during sliding. The friction coefficients of the both coatings in distilled water and artificial seawater were lower than those in air owing to the boundary lubrication forming lubricative film by absorbed water. The friction coefficient in seawater was lower than those in distilled water, resulting from the formation of Mg(OH)(2) and CaCO3 during sliding. However, the wear rates of the both coatings in artificial seawater were larger than that in distilled water, which demonstrated a synergism between corrosion and wear in artificial water. The V-Al-C coating was all worn out under different contact conditions owing to severe abrasive wear, while the V-Al-C-N coating showed better wear resistance, with a wear rate of 3.0x10(-16) m(3)/(N center dot m) in air and 1.4x10(-15) m(3)/(N center dot m) in artificial water, respectively.