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类金刚石薄膜（DLC）已经被研究了六十多年,但仍然以其优异的摩擦学性能和化学惰性等受到研究人员的关注。研究发现通过钨元素掺杂可以控制薄膜中相互交联碳基网络的成键方式,改变sp2与sp3杂化键比例,有效改善薄膜的综合性能,增强薄膜在恶劣环境中的适应性。但是WC/DLC薄膜在水基环境中的研究和报道相对较少,特别是在水基环境中的摩擦与失效机理还没有被清楚地阐述。因此本文通过非平衡磁控溅射复合等离子体增强气相沉积法制备了系列WC/a-C:H薄膜,通过通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦实验机等仪器对薄膜的结构与性能进行了表征。主要研究如下:沉积的WC/a-C:H薄膜具有柱状晶致密结构,包含β-WC1-x纳米晶和非晶碳基质。随着溅射靶电流与功率的上升,WC/a-C:H系列薄膜膜基结合力上升,硬度和弹性模量降低,主要是由于WC/a-C:H薄膜中WC含量增加sp2含量升高所致。在溅射靶功率为1.4 kW的条件下,获得了结构致密与性能优良的WC/a-C:H薄膜（S2）,硬度和弹性模量分别为13 GPa和173 GPa,摩擦系数和磨损率分别为0.15和3.92×10-7mm3/Nm。随后探究了三种失效模式下不同膜基体系界面的失效机理。发现当薄膜和基体都发生弹性变形时,WC/a-C:H薄膜的摩擦学承载能力与界面的失配应变能成正比并且可以通过失配度来量化。316不锈钢在所有样品中具有最高的摩擦学承载能力。研究发现WC/a-C:H薄膜在大气、水与油基环境中的主要摩擦机制是机械磨损,润滑条件的变化和摩擦化学反应的发生仅部分地改变了薄膜的摩擦行为,WC/a-C:H薄膜的表面和力学性能与摩擦副的匹配度是决定WC/a-C:H薄膜使用寿命的关键因素。在含有不同体积油的乳化液中,乳化液粘度的改变能够影响到磨屑与磨粒的排除及造成转移膜的破坏,适宜的浓度配比可以润滑WC/a-C:H薄膜表面,促进摩擦表面的石墨化。适当的偏压优化可形成由超细纳米晶和大量SRO团簇结构,这种结构有助于薄膜力学和摩擦学性能的提升。偏压优化形成的缺陷可以存储碎片和颗粒,以帮助减缓海水侵蚀,并有助于快速形成转移膜。在所制备的薄膜中,M2薄膜膜具有最好的COF（0.12）和磨损率(6.2×10-8mm3/Nm)。