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润湿性是金属表面的一个重要特征，通过在金属表面修饰不同表面自由能的物质可以改变其润湿性能，扩展材料的使用范围。近年来，疏水纳米薄膜由于其独特的功能特性，在防水、防腐蚀、减摩擦等领域受到广泛的关注，具有重要的研究意义。本论文利用自主设计合成的不同类型的低表面自由能物质，结合不同成膜技术在金属表面制备疏水纳米薄膜，赋予金属不同的功能特性，研究其润湿性、耐腐蚀性和微摩擦学特性。得到主要结论如下：(1)通过有机镀膜技术在低碳钢表面成功制备了疏水纳米薄膜（DBN）。分析结果表明有机镀膜可分为两个步骤：成膜初期，以基体与有机单体反应为主导，此时膜层增长较快；随着电位的升高，以有机单体之间的硫醇基团SH相互聚合反应为主导，膜层增厚较为缓慢。有机镀膜后，表面蒸馏水静态接触角由基体的65.5°增大到96.3°，表面自由能由47.21mJ/m~2降低为36.44mJ/m~2；腐蚀电流从14.80μA/cm2降低到0.53μA/cm~2，电荷传递电阻由基体的2.13kΩ·cm2增大到15.73kΩ·cm~2，保护效率达到96.42%，耐腐蚀性能得到显著提高。(2)通过有机镀膜技术在Ti-6Al-4V钛合金表面成功制备了含氟的疏水纳米薄膜（ATP），利用自组装分子膜技术在钛合金表面制备了硅烷类疏水纳米薄膜（TES），结合两种技术优势实现了复合薄膜的制备（TES ATP）。实验结果表明复合膜通过Si O Ti与基体结合，TES薄膜与ATP薄膜之间通过有机单体中的硫醇官能团互相反应形成S S键。(3)利用化学刻蚀与有机镀膜技术在Ti-6Al-4V钛合金表面成功制备了超疏水纳米薄膜。研究了不同粗糙结构对表面润湿性能的影响，表明双重粗糙阶层结构可以大大提高材料表面的润湿性能，通过在该表面修饰低表面自由能物质可以形成超疏水特性。(4)比较不同薄膜修饰的Ti-6Al-4V钛合金表面润湿性能。Ti-6Al-4V钛合金基体表面蒸馏水静态接触角为45.6°，表面自由能为64.88mJ/m~2；ATP薄膜表面接触角为118.2°，表面自由能为9.13mJ/m~2；TES薄膜表面接触角为94.5°，表面自由能为26.17mJ/m~2；TES ATP薄膜表面接触角为130.5°，表面自由能为8.59mJ/m~2；超疏水薄膜表面接触角为155.0°，表面自由能为0.37mJ/m~2。(5)研究不同薄膜修饰后的Ti-6Al-4V钛合金表面微摩擦学性能。匀加载摩擦试验表明，在30-800mN载荷范围内，Ti-6Al-4V钛合金基体表面摩擦系数为0.41；ATP薄膜表面摩擦系数为0.22；TES薄膜表面摩擦系数为0.23；TES ATP薄膜的摩擦系数为0.15；超疏水薄膜的摩擦系数为0.20。往复摩擦试验表明，在50mN恒载荷下，Ti-6Al-4V钛合金基体表面摩擦系数为0.50；ATP薄膜表面摩擦系数为0.19，薄膜的抗磨寿命为21s；TES薄膜表面摩擦系数为0.23，抗磨寿命为30s；TES ATP薄膜表面摩擦系数为0.17，抗磨寿命为220s；超疏水薄膜表面摩擦系数为0.21，抗磨寿命为200s。TES ATP薄膜具有最低的表面摩擦系数和最长抗磨寿命，超疏水薄膜摩擦学性能其次，ATP薄膜和TES薄膜均能降低基体摩擦系数，但抗磨性能不佳。