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随着我国石油炼制、化工、钢铁等行业的快速发展,阀门的市场需求量越来越大,其使用环境越来越复杂,使用要求越来越苛刻和严格。本文以304L不锈钢精密阀门为研究对象,以提高球阀的耐磨性为研究目标,采用氧-乙炔火焰喷焊技术和PVD多弧离子镀技术,在和球阀阀芯同材料的304L钢表面制备了镍基碳化钨涂层和镍基碳化钨氮化铬复合涂层。利用XRD、SEM、EDS等微观组织表征方法,研究了不同WC含量的Ni60（WC）涂层和Ni60（WC）-CrN复合涂层的组织形貌、力学性能和摩擦磨损性能的影响,进而得出了不同WC含量及其CrN离子镀膜涂层对阀门耐磨性能的影响规律。本文主要研究工作及结论如下:（1）Ni60（WC）涂层主要成分为Ni,Cr,Fe与和C形成的Ni3Fe、WC、Ni3Si、W2C和Cr2C3等合金相,WC粉末弥散分布在Ni60涂层中,能够明显提高涂层平均硬度。WC含量为10%和25%的Ni60（WC）涂层的硬度平均值分别为HV886和HV1025,但提高WC含量会增加涂层的孔隙率,WC含量为10%和25%的Ni60（WC）涂层的孔隙率分别为2.76%和3.46%。CrN镀膜结构致密,表面有少量的熔滴和凹坑,具有较高的硬度,能够有效提高复合涂层平均硬度,Ni60（WC）涂层硬度越高,Ni60（WC）-CrN复合涂层硬度也越高,10%WC-CrN和25%WC-CrN复合涂层的硬度平均值分别为HV1354和HV1401。（2）常温摩擦下,Ni60（WC）涂层中随着WC含量增大,磨损量减少,摩擦系数增高,5N载荷下10%WC和25%WC涂层的摩擦系数分别为0.49和0.66,7N载荷下摩擦系数分别为0.55和0.72,10N载荷下摩擦系数分别为0.59和0.62。Ni60（WC）-CrN复合涂层在相同的条件下（WC含量,载荷）,与Ni60（WC）涂层相比磨损量减少,摩擦系数也减小,5N载荷下10%WC-CrN和25%WC-CrN复合涂层的摩擦系数分别为0.37和0.4,7N载荷下摩擦系数分别为0.45和0.41,10N载荷下摩擦系数分别为0.5和0.42。（3）常温摩擦中,5N载荷下,涂层主要磨损机理是磨粒磨损;7N载荷下,涂层主要磨损机理为磨粒磨损和少量的粘着磨损;10N载荷下,涂层主要为严重的粘着磨损和轻微的疲劳磨损。WC颗粒在涂层中起到支撑载荷的作用,降低了Ni60涂层的磨损程度,增加WC含量,Ni60涂层粘着磨损和磨粒磨损程度均降低。离子镀CrN镀膜具有较低的摩擦系数,减磨性能优良,降低了复合涂层的摩擦系数,抑制了粘着磨损和磨粒磨损的发生,Ni60（WC）-CrN复合涂层主要磨损机理为疲劳磨损和磨粒磨损,常温抗磨损性能较佳。（4）随着摩擦温度的升高,Ni60（WC）、Ni60（WC）-CrN涂层的磨损量增大。但在700℃和400℃下,Ni60（WC）-CrN复合涂层的磨损量变化不大,主要是因为Cr的氧化物Cr2O3在摩擦表面形成了保护膜,阻止了磨损量发生剧烈变化。（5）Ni60（WC）涂层在高温下的摩擦系数与WC含量有关,WC含量越高,摩擦系数越大,25℃温度下10%WC和25%WC涂层的摩擦系数分别为0.48和0.53,400℃温度下摩擦系数分别为0.41和0.58,700℃温度下摩擦系数分别为0.77和0.9。CrN-Ni60（WC）复合涂层的摩擦系数在25℃下最大,10%WC-CrN和25%WC-CrN复合涂层的摩擦系数分别为0.35和0.42,而后随温度的升高而减小,10%WC-CrN和25%WC-CrN复合涂层的摩擦系数在400℃和700℃温度分别为0.29、0.47和0.34、0.4,这是因为在高温摩擦过程中生成了Cr2O3从而减小了摩擦阻力,降低了摩擦系数。Ni60（WC）、Ni60（WC）-CrN涂层在高温下的摩擦磨损主要为粘着磨损和磨粒磨损。（6）在高温磨擦下,CrN镀膜完全失效,主要原因是CrN镀膜发生了塑性变形,出现裂纹,当裂纹不断扩展后会导致涂层的片状脱落;另外高温氧化也是CrN镀膜失效的主要原因,CrN镀膜氧化后生成Cr2O3,并以硬质磨屑的形式参与了摩擦磨损,在涂层表面形成犁沟,产生磨粒磨损,加速了CrN镀膜的破坏。（7）氧-乙炔火焰喷焊Ni60（WC）涂层中,增加WC含量,涂层的耐腐蚀性能提高,Ni60（25%WC）涂层的耐腐蚀性能要大于Ni60（10%WC）涂层。利用多弧离子镀技术制备的CrN镀膜可以有效的提高Ni60（WC）-CrN复合涂层的耐腐蚀性能。但当WC含量增加后,Ni60（WC）-CrN复合涂层因为CrN镀膜的性能下降,耐腐蚀性能降低。