微孔化对镍基自润滑镀层摩擦学性能的影响(3)
1.2.2 表面织构化对摩擦的影响
织构化对材料摩擦性能的影响可以分为织构形状、深度、大小、密度等几方面。通常情况下，微孔状的减摩效果要比条状的好；深度越深，减摩效果越好；微孔越大，越有利于减摩润滑；织构花纹的密度越大，也越有利于减摩。其原因是因为织构花纹可用于储存固体润滑剂和磨屑，摩擦过程中不断的提供固体润滑剂，并且吸收储存磨屑，使摩擦系数保持在较低的状态。
以微孔为例，说明织构化微孔的存在可以储存润滑剂，包纳磨屑，但同时也会降低基体的强度，增加磨损，故需合理设计摩擦表面的微孔的尺寸和排列结构，兼顾基体的润滑与耐磨性能。在孔中心距一定的情况下，随着孔径的增大，摩擦系数逐渐减小，而磨损量则先减小再增大。分析原因如下：孔径适当增大，单位接触区域上的固体润滑剂增多，润滑效果增强，摩擦系数减小，改善基体抗磨性能，减少基体磨损；孔过大时，孔壁厚度变薄，基体强度降低，耐磨性降低，磨损量增大。
1.2.3 表面织构化的应用
在机械制造行业，减少机械零部件滑动接触的摩擦和磨损需求日趋增大，并要求具有高效、长寿命及高可靠性，同时我们期望能够提高机械承载能力及燃油效率，但这又会加剧表面接触。近年来对机械行业摩擦表面的激光织构化已取得了突破[21-24]，如汽车内燃机中的汽缸/活塞、滑动轴承套、发动机导轨、密封环，以及频繁启动/停车的部件等，可以避免由于干摩擦引起的突然温度升高。
近几年来对机械行业摩擦表面的激光织构化已取得了突破，随着表面织构加工技术日渐成熟，对表面织构的研究也越来越多，如将其用于汽车内燃机中的汽缸、活塞、滑动轴承套、发动机导轨、密封环以及频繁启动、停车的部件等，可以避免由于干摩擦引起的突然温度升高。
在计算机硬盘和MEMS系统中，摩擦副的间隙尺度一般处于纳米级甚至为零间隙，因受尺寸效应的影响在表面产生较大的粘着力和摩擦力。磁性存储器的表面通常都织构化，且作为MEMS系统中防止粘附和静摩擦的手段[25，26]，大柔性微结构的形成减小了系统对静摩擦的敏感性。Suh等[27]利用激光技术在磁头或磁盘表面制造微小隆起或凹陷以增加接触表面的粗糙度，减小表面接触面积及摩擦和粘着，延长了使用寿命。
2000年本田公司采用微小陶瓷球高速喷射的方法处理活塞的摩擦面。该方法形成的随即分布的凹坑呈现出明显的减摩效果，仅此处理一项，就降低发动机整体机械损失达2.2%[28]。
1.3 双脉冲电沉积技术概述
双脉冲电沉积技术采用正反双向电流进行镍镀层的电镀。双脉冲电沉积正向电流对45#钢进行电镀，反向电流将结合较弱的部分剥蚀掉。这样有利于镀层和基体的结合，使镀层与基体结合更为紧密。
双脉冲电沉积法制备的镀层比直流电沉积层在硬度、应力、耐蚀性方面更佳。
1.4 课题的意义、要解决的问题及研究主要内容
1.4.1 课题研究的重要意义
表面织构化和自润滑镀层可用于机器零部件中需要润滑的表面上，尤其是在一些不能施加润滑油的润滑体系中，表面织构化和固体润滑显示出极大的优越性。织构化、自润滑涂层等固体润滑方法工艺简单、污染小，减摩效果好，因此具有很大的发展前景。自润滑涂层能够用于内燃机气缸和活塞上并具有很好的效果；同时自润滑涂层在航空发动机中应用于轴承、转子、衬套、密封圈等重要零部件中。随着人们对材料性能和节能环保要求的提高，固体润滑尤其是自润滑涂层将发挥越来越重要的作用。
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