添加含银复合氧化物对镍基镀层摩擦学性能的影响(4)
1.3 复合镀层电沉积法概述
电沉积法是金属基自润滑复合镀层的重要制备手段。金属基自润滑复合材料是以金属作为基本组元，加入固体润滑剂和一些附加组元通过一定工艺手段制成的。它兼具金属基体和固体润滑剂的摩擦学性能；较高的载荷能力和高温抗氧化稳定性；适应能力强。减磨原理：在摩擦初期，固体润滑剂微粒自身较快磨耗，在镀层表面形成一良好的润滑层。
制造金属基自润滑复合材料的传统方法有粉末冶金和铸造法。尽管两者应用广泛，然而一些技术难题，如微粒分布均匀性、微粒与金属基体间的润湿性、微粒与金属的界面问题等限制了这两种方法。
电沉积法的应用温度一般低于80℃，可避免高温下微粒与基体金属之间的界面反应。并且还具有设备简单，成本低和使用方便等优点，因此成为制备金属基自润滑复合材料的重要方法。电沉积技术是在镀液中加入适量的悬浮惰性微粒，金属离子在阴极发生还原反应的同时惰性微粒也随之镶嵌于沉积层中。镀液中的微粒浓度对复合镀层的性能有重要影响。
固体润滑剂可作为镀液中的惰性悬浮微粒随金属离子一起镀到沉积层中，达到减磨润滑的作用。
1.4 研究目的和研究内容
研究目的：在航空航天等尖端工业中，许多机械设备需要在高温等苛刻条件下工作，零件表面通常磨损较严重，常规润滑油脂在该工况下存在严重的降解挥发等问题，因此需要长寿命低摩擦的固体润滑涂层。固体润滑剂可以通过复合涂层或者润滑膜的方法在摩擦接触表面起到减摩润滑作用。研究表明，钒酸银、钼酸银等含银复合氧化物在高温具有良好的润滑性能，但该复合氧化物在500℃左右会出现分解，影响润滑效果。 本课题通过金属镀层中添加含银复合氧化物制备具有自润滑特性的镍基镀层，研究含银复合氧化物的复合电沉积工艺，研究复合氧化物颗粒的添加对润滑性能以及力学性能的影响；研究复合氧化物在高温摩擦过程中的分解与形成规律，从而获得具有良好润滑和摩擦性能的镍基自润滑镀层，满足温度交变条件下航天器、运载火箭、核设施中机械运动部件的使用要求。
研究内容：（1）通过溶胶-凝胶法制备含银复合氧化物，优化复合氧化物颗粒的形态与尺寸。
（2）在碳钢表面通过脉冲电沉积方法制备不同复合氧化物颗粒含量的镍基自润滑镀层，通过调整工艺参数，获得不同厚度的自润滑镀层。
（3）测试涂层的力学和高温摩擦学性能，研究润滑剂的添加量对涂层的硬度以及室温、高温摩擦性能的影响。
（4）在对复合涂层的摩擦学性能数据的分析和总结基础上，探讨润滑剂的添加量对润滑剂释放成膜的影响规律以及复合氧化物在升温过程中分解和重新形成规律。
（5）利用XRD、Raman、EDS等多种分析测试手段，分析摩擦表面的成分和形貌，总结磨损机制。
2 实验条件和方法
2.1 主要实验流程
先用化学法由钼酸铵和硝酸银反应生成钼酸银沉淀，然后过滤和加热干燥取得粉末状钼酸银，接着与镍板一并进行脉冲电沉积复合镀，镀上镀层后进行摩擦磨损试验测量摩擦系数和磨损率，最后对钼酸银粉末和复合镀层进行检测与表征，包括表面形貌，物相与成分表征和其他表征。主要流程如图2.1所示：
2.1 主要实验流程图
2.2 实验材料和实验仪器
试验中所采用的主要化学药品如表2.1所示
表2.1试验用化学试剂
试剂名称 生产厂家 纯度
十吹冰烷基溴化铵(CATB) 上海国药集团化学试剂有限公司 分析纯