本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種金屬表面改性潤(rùn)滑涂層，具體來說是一種在黃銅上鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的方法。

背景技術(shù)：

材料的摩擦與磨損均發(fā)生在材料表面，因此改善機(jī)械零部件表面的摩擦性能是一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)手段。近幾十年來，表面技術(shù)作為一種改善材料表面性能的方法，受到人們的日益關(guān)注。從材料表面來研究，提高耐磨性能有兩種途徑：一是研究具有良好機(jī)械特性的表面改性材料及工藝手段；二是研究具有非金屬性質(zhì)的摩擦面(例如石墨、二硫化鉬等)的摩擦磨損性能和應(yīng)用方法。在力學(xué)性能的諸多指標(biāo)中，與摩擦磨損關(guān)系最密切的性能參數(shù)是硬度，在大多數(shù)情況下磨損率都會(huì)隨硬度的提高而降低，目前對(duì)于提高材料表面硬度的研究已經(jīng)取得了很多成果。但是高硬度并不是影響耐磨性的唯一因素，高硬度往往會(huì)帶來高的摩擦系數(shù)。從摩擦學(xué)的基本理論出發(fā)，要降低材料的摩擦系數(shù)和磨損率，就必須使材料的表面同時(shí)具有高硬度和低剪切強(qiáng)度。事實(shí)上很難獲得這種性能的單一材料，這只能通過在高硬度的基體上制備一層低剪切強(qiáng)度的薄膜來實(shí)現(xiàn)。這種薄膜不僅要有利于降低材料的摩擦系數(shù)，而且還必須可以阻止材料表面微凸體與對(duì)偶件的直接接觸，增大承載面積，使垂直于滑行方向的壓應(yīng)力和接觸點(diǎn)處的正交切應(yīng)力都降低，從而抑制接觸區(qū)域萌生裂紋，降低材料的磨損率，我們稱這種涂層材料為減摩材料。

減摩材料是往涂層材料中加入彌散分布的固體潤(rùn)滑顆粒，如石墨、MoS₂等，其目的是通過降低摩擦副的摩擦系數(shù)來減少滑動(dòng)摩擦磨損，這類涂層在無潤(rùn)滑條件下也有良好的減摩性，因此又稱為自潤(rùn)滑復(fù)合涂層。從已有文獻(xiàn)看，與金屬基或陶瓷基整體自潤(rùn)滑材料相比，涂層材料具有制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適用于各種尺寸的工件等優(yōu)點(diǎn)，因而在材料的研究和開發(fā)中占有重要地位。多層多組分結(jié)構(gòu)和梯度結(jié)構(gòu)可以更好地抑制單組分的缺點(diǎn)，通過添加其它相來提高涂層的質(zhì)量，優(yōu)化涂層，獲得比單組分性能更好的固體自潤(rùn)滑涂層。周靜、曹興進(jìn)等人通過選取具有優(yōu)異高溫性能和一定自潤(rùn)滑性能的高溫鎳基合金作為復(fù)合涂層基體材料，采用等離子噴涂技術(shù)研究出具有極佳相容性的高溫潤(rùn)滑涂層。認(rèn)為相容性好的原因是由于涂層的梯度結(jié)構(gòu)優(yōu)于單層結(jié)構(gòu)，梯度結(jié)構(gòu)緩和了涂層內(nèi)部的物理性能差異，不僅使涂層的硬度得到平緩過渡，而且使涂層的結(jié)合強(qiáng)度大大提高。

目前，將聚四氟乙烯(PTFE)微粒共沉積到化學(xué)鍍Ni-P涂層中形成Ni-P-PTFE復(fù)合涂層是應(yīng)用最廣泛的，PTFE具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的不粘性以及耐高低溫性能，尤其是該材料與其他聚合物相比具有最低的摩擦因數(shù)（摩擦因數(shù)約為0.05）而得到重視。由于Ni-P-PTFE固體潤(rùn)滑膜具有自潤(rùn)滑和減磨功能，因而大大提高了零部件的使用壽命和整機(jī)的工作效率，減少了維修麻煩。因此，利用化學(xué)鍍制備的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。在研究領(lǐng)域，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的制備工藝已經(jīng)做過大量的研究。例如，劉學(xué)忠、李超等用化學(xué)鍍技術(shù)在碳鋼表面制備Ni-P及Ni-P-PTFE納米非晶鍍層。張慶樂、付傳起等研究鍍液中活性劑和PTFE含量對(duì)復(fù)合鍍層中PTFE含量、鍍層結(jié)垢速率的影響。付傳起、王迪等研究表面活性劑和納米PTFE對(duì)Ni-P-PTFE鍍層力學(xué)和摩擦學(xué)性能的影響。然而，對(duì)Ni-P-PTFE復(fù)合涂層是怎么實(shí)現(xiàn)它的自潤(rùn)滑性能以及Ni-P-PTFE復(fù)合涂層中的PTFE顆粒是怎么影響Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑性能的我們并不知曉。我們只有真正全面地了解Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑機(jī)理，才能更好地將Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的低摩擦耐磨損性能應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)以及生活中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，所述的這種在黃銅上鍍Ni-P、Ni-P-PTFE的方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的黃銅涂層的耐摩擦磨損性能不佳的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種在黃銅上鍍Ni-P、Ni-P-PTFE的方法，包括如下步驟：

1)將黃銅基材放入丙酮中，采用超聲波清洗；

2)先采用化學(xué)法對(duì)基體進(jìn)行除油，然后再利用鹽酸溶液進(jìn)行酸洗活化；化學(xué)除油所需的溶液中含有NaOH、Na₂CO₃ 、Na₃PO₄ ，在所述的溶液中，NaOH的濃度為 60-80g/L，Na₂CO₃的濃度為 20-60g/L，Na₃PO₄的濃度為 15-30g/L，溶液加熱到70-80℃，然后將基體加入到除油溶液中，除油時(shí)間為10-15min，從而使得基體表面的油污被除盡；

3)通過化學(xué)鍍?cè)诨纳襄円粚覰i-P，作為過渡層；Ni-P鍍液的PH值是4.8，Ni-P鍍液的溫度為90℃，沉積時(shí)間為15min；

4)通過化學(xué)鍍?cè)贜i-P層上鍍Ni-P-PTFE層，作為自潤(rùn)滑層；化學(xué)鍍Ni-P-PTFE鍍液的濃度為50ml/L，PH值是4.8； Ni-P-PTFE鍍液溫度為80℃。

進(jìn)一步的，步驟1）中，在所述的在基體上采用丙酮對(duì)黃銅基體表面進(jìn)行超聲波清洗；即將基材放入含有丙酮溶液的容器中，浸沒，再將容器放置于超聲波清洗儀中，功率設(shè)置為90w，時(shí)間設(shè)置為30min，對(duì)基材有機(jī)除油，獲得潔凈的基體表面。

進(jìn)一步的，步驟2）中，鹽酸溶液的體積分?jǐn)?shù)為40-60%，將經(jīng)過除油的基體浸泡鹽酸溶液中進(jìn)行酸洗活化，溶液溫度為常溫，浸泡時(shí)間為3-5min，使得黃銅基體表面的氧化層被除去，得到完全暴露的黃銅基材，讓基體的表面活性大大增強(qiáng)，利于接下來Ni-P層的沉積。

本發(fā)明的一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，是在黃銅基材上先鍍Ni-P層作為過渡層，再在Ni-P層上鍍上Ni-P-PTFE層作為自潤(rùn)滑層。所述的雙涂層制備首先將基體表面拋光處理，經(jīng)超聲波清洗后，對(duì)黃銅基體進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)除油、酸洗活化的前處理工藝，控制Ni-P層的沉積時(shí)間和N-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度，最終獲得N-P-PTFE涂層作為自潤(rùn)滑層，得到的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的其最小摩擦系數(shù)可達(dá)0.161。特別是當(dāng)過渡層Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L時(shí)得到的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層，涂層微觀結(jié)構(gòu)更加致密、均勻。

由于適度的Ni-P層的沉積時(shí)間和N-P-PTFE鍍液中PTFE濃度能夠?yàn)镹i-P-PTFE復(fù)合涂層提供更好的沉積條件，使得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的性能進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)由于Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的優(yōu)良的抗腐蝕性能，該涂層可作為耐摩擦磨損工件的保護(hù)涂層，其制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、沉積速度快、成本低、結(jié)合強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明采用化學(xué)鍍制備Ni-P、Ni-P-PTFE雙涂層的基材表面自潤(rùn)滑處理技術(shù)，通過優(yōu)化制備工藝參數(shù)，制備出具有優(yōu)良的摩擦磨損性能和表面均勻的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層。與傳統(tǒng)工藝相比，減少了工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)涂層的摩擦磨損性能得到了提高。

附圖說明

圖1是實(shí)施例2-6在化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為40ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間分別為5min、10min、15min、20min和25min下所得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD譜圖；

圖2a是以化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為5min，PTFE濃度為40ml/L，所得的化學(xué)鍍的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層表面形貌SEM圖；

圖2b是以化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為10min、PTFE濃度為40ml/L，所得的化學(xué)鍍的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層表面形貌SEM圖；

圖2c是以化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為15min、PTFE濃度為40ml/L，所得的化學(xué)鍍的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層表面形貌SEM圖；

圖2d是以化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為20min、PTFE濃度為40ml/L，所得的化學(xué)鍍的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層表面形貌SEM圖；

圖2e是以化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為25min、PTFE濃度為40ml/L，所得的化學(xué)鍍的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層表面形貌SEM圖；

圖3是實(shí)施例2-6在化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為40ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間分別為5min、10min、15min、20min和25min下所得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的硬度和摩擦系數(shù)曲線圖；

圖4、實(shí)施例7-10在化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為10ml/L、30ml/L、50ml/L、70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的XRD譜圖；

圖5a是化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為10ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面形貌SEM圖；

圖5b是化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為30ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面形貌SEM圖；

圖5c是化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為50ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面形貌SEM圖；

圖5d是化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面形貌SEM圖；

圖6是以化學(xué)鍍過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE的濃度分別為10ml/L、30ml/L、50ml/L、70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的硬度和摩擦系數(shù)曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不限制本發(fā)明。

本發(fā)明所用的制備、表征和測(cè)量?jī)x器：

本發(fā)明的各實(shí)施例中所得的預(yù)鍍鎳層采用Bruker公司的D8 ADVANCE型Ｘ射線衍射（XRD）儀分析薄膜的晶相結(jié)構(gòu)；

用FEI公司的QuantaFEG450型場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)分析預(yù)鍍鎳層的微觀形貌和厚度；

采用美國(guó)Agilent公司生產(chǎn)NANO Indenter G200 型納米壓痕儀測(cè)量復(fù)合涂層的硬度；

用蘭州中科華凱科技有限公司的HSR-2M往復(fù)摩擦磨損儀測(cè)量復(fù)合涂層的摩擦磨損系數(shù)；

實(shí)施例1

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，其制備過程包括如下步驟：

（1）、將基體放入轉(zhuǎn)裝有100mL丙酮的燒杯中，采用超聲波清洗10min，功率設(shè)置為90W；

（2）、接著采用化學(xué)法對(duì)基體進(jìn)行除油，除油溫度為70-80℃，時(shí)間為10-15min，再利用體積分?jǐn)?shù)40-60%的鹽酸對(duì)基材進(jìn)行酸洗活化3-5min；

（3）、利用化學(xué)鍍?cè)邳S銅基體上鍍上Ni-P層，作為過渡層，鍍液溫度為90℃，化學(xué)鍍過程中鍍液的PH值控制在4.8；接著在Ni-P層上鍍Ni-P-PTFE層，鍍液溫度為80℃，化學(xué)鍍過程中鍍液的PH值控制在4.8。

采用基材是H68黃銅試樣，長(zhǎng)為30mm，寬為25mm，厚度為0.3mm。

在上述的化學(xué)鍍過程中，控制Ni-P鍍液溫度為90℃，PH值為4.8，施鍍15min得到Ni-P層；控制Ni-P-PTFE鍍液溫度為80℃，PH值為4.8，在Ni-P層上繼續(xù)施鍍30min得到Ni-P-PTFE層，完成后得到Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層，包括基體、Ni-P層和Ni-P-PTFE復(fù)合涂層，其自下而上依次為基體Ni-P層和Ni-P-PTFE復(fù)合涂層。

實(shí)施例2

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為5min，采用基材為H90黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為10min，采用基材為H70黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，采用基材為H80黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例5

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為20min，采用基材為H68黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例6

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為25min，采用基材為H59黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例7

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為10ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，采用基材為H68黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例8

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為30ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，采用基材為H70黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例9

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，采用基材為H59黃銅。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例10

一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，只是制備過程的步驟（3）中化學(xué)鍍過程中Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為70ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，采用基材為H80黃銅。

其它同實(shí)施例1

綜上所述，本發(fā)明通過化學(xué)鍍技術(shù)獲得Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層，并且通過控制合適的化學(xué)鍍過程中的Ni-P沉積時(shí)間和鍍液中PTFE的濃度，最終制得的一種通過化學(xué)鍍技術(shù)獲得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層，涂層結(jié)構(gòu)致密、尺寸均勻，自潤(rùn)滑性能優(yōu)異。

進(jìn)一步，本發(fā)明的一種在黃銅上化學(xué)鍍Ni-P、Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的表面自潤(rùn)滑技術(shù)，易于工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本降低。

分別對(duì)實(shí)施例2-6即化學(xué)鍍過程中，Ni-P-PTFE鍍液中PTFE濃度為50ml/L，Ni-P層的沉積時(shí)間分別為5min、10min、15min、20min和25min下所得的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層進(jìn)行XRD譜圖測(cè)定，結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出，從圖3可以觀察到，不同Ni-P層沉積時(shí)間的XRD圖譜中，在16°的位置出現(xiàn)PTFE的衍射峰，45°的位置出現(xiàn)Ni₃P的衍射峰，72°的位置出現(xiàn)Ni₃S₂的衍射峰。隨著Ni-P層沉積時(shí)間的增加（5min-15min），就是Ni-P層的厚度增加，PTFE形成的結(jié)晶衍射峰在逐漸增強(qiáng)，Ni₃P的衍射峰也在逐漸增強(qiáng)，但增幅不明顯，Ni₃P呈現(xiàn)的“饅頭包”衍射峰是典型的Ni-P合金涂層的非晶結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了涂層的硬度。當(dāng)Ni-P層的厚度進(jìn)一步增加（15min-25min），PTFE形成的結(jié)晶衍射峰在逐漸減弱，Ni₃P的衍射峰也在有所減弱，Ni₃S₂的衍射峰的強(qiáng)度則沒有明顯的變化。

分別對(duì)實(shí)施例2-6即化學(xué)鍍Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間分別為15min、10min、15min、20min、25min下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層，所得的表面形貌SEM圖分別如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e所示，通過圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)將Ni-P-PTFE的沉積時(shí)間控制在30min，隨著Ni-P層的沉積時(shí)間的增大，從5min增加到25min，Ni-P層的厚度在不斷變大，而Ni-P-PTFE層的厚度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)Ni-P層的厚度從0.619 μm增大到1.597μm時(shí)，Ni-P-PTFE層的厚度也從1.100μm增大到3.974μm；當(dāng)Ni-P層的厚度繼續(xù)增厚，從1.597μm增大到3.310μm時(shí)，Ni-P-PTFE層的厚度反而會(huì)出現(xiàn)變薄的趨勢(shì)，從3.974μm急劇下降到0.6995μm。Ni-P-PTFE層的沉積厚度出現(xiàn)如此變化的原因是：當(dāng)Ni-P層沉積時(shí)間過短(5min)，獲得的Ni-P層比較薄且不均勻，使得形成Ni-P層的晶粒排列不夠緊密，但隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng)(10-15min)，Ni-P層將更有機(jī)會(huì)達(dá)到厚度均勻的狀態(tài)，在沉積時(shí)間為15min，即Ni-P厚度為1.597μm時(shí)，Ni-P層的厚度達(dá)到最佳狀態(tài)，組織晶粒結(jié)構(gòu)愈加緊致細(xì)密，為Ni-P層后的化學(xué)鍍Ni-P-PTFE創(chuàng)造了有力的沉積條件，使得復(fù)合涂層更好的沉積在Ni-P層上，PTFE顆粒均勻的分布在Ni-P-PTFE復(fù)合涂層中，與圖1 Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD衍射圖的結(jié)果分析是一致的。但是如果沉積時(shí)間過長(zhǎng)(20-25min)，鍍液本身的質(zhì)量由于消耗而下降，導(dǎo)致部分組織顆粒粗化，Ni-P層表面的各處的能量值不一致，導(dǎo)致化學(xué)鍍Ni-P-PTFE的沉積條件變差，Ni-P-PTFE層很難形成，從而使Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的厚度開始急劇下降，同時(shí)會(huì)造成Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的微觀晶粒大小不一致，結(jié)構(gòu)稀疏，晶粒之間的間隙變大，使得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層與Ni-P層的結(jié)合強(qiáng)度降低，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的硬度也隨之降低，涂層表面的粗糙度也增大，摩擦系數(shù)增大，自潤(rùn)滑性能下降。

從圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e的SEM圖的變化趨勢(shì)可以看出，其與圖1化學(xué)鍍Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間分別為15min、10min、15min、20min、25min得到的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD譜圖是一致的。

分別對(duì)實(shí)施例2-6即化學(xué)鍍Ni-P-PTFE鍍液中PTFE的濃度為50ml/L，化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間分別為15min、10min、15min、20min、25min得到的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)和硬度進(jìn)行測(cè)試進(jìn)行測(cè)定，并擬合成硬度和摩擦系數(shù)曲線如圖3所示，從圖3的曲線中可以看出可知，當(dāng)沉積時(shí)間從5min增加到25min的過程中，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)出現(xiàn)先逐漸減小后快速增大的趨勢(shì)，硬度出現(xiàn)先增強(qiáng)后急劇降低的趨勢(shì)。在沉積時(shí)間為15min時(shí)，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)達(dá)到最小值為0.161；硬度達(dá)到最大值為4.548GPa.

我們結(jié)合圖1和圖2綜合分析Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑機(jī)理受Ni-P厚度變化的影響趨勢(shì)。首先，當(dāng)Ni-P層厚度從0.619 μm增大到1.597μm時(shí)，如圖2（a）、（b）、（c）所示，Ni-P層的厚度逐漸達(dá)到一個(gè)均勻致密的狀態(tài)，非常利于Ni-P-PTFE層的沉積，更加有效的形成Ni-P-PTFE復(fù)合涂層，使Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)也更加均勻致密，PTFE顆粒均勻地被包裹在網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，如圖3 Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD衍射圖譜所示，PTFE顆粒在沉積時(shí)間為15min，即厚度為1.597μm時(shí)，其晶粒的結(jié)晶狀態(tài)最好，PTFE顆粒在復(fù)合涂層中分布更均勻，顆粒形狀更加細(xì)小，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層表面的網(wǎng)狀孔的分布均勻致密，所以當(dāng)Ni-P層的沉積時(shí)間為15min時(shí)，復(fù)合涂層得硬度達(dá)到最大為4.548GPa，摩擦系數(shù)最低為0.161，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑性能最好。當(dāng)Ni-P層的厚度繼續(xù)增厚，從1.597μm增大到3.310μm時(shí)，如圖2（d）、（e）所示，隨著Ni-P層沉積時(shí)間進(jìn)一步增加(20-25min)，鍍液本身的質(zhì)量由于消耗而下降，導(dǎo)致部分組織顆粒粗化，Ni-P層表面的各處的能量值不一致，使得化學(xué)鍍Ni-P-PTFE的沉積條件變差，不利于Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的形成。同時(shí)根據(jù)圖3 Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD衍射圖譜所示，復(fù)合涂層中PTFE顆粒的結(jié)晶度變差，晶粒的大小不一致，造成Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的網(wǎng)狀孔的空洞結(jié)構(gòu)大小不一致，結(jié)構(gòu)稀疏，使得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的硬度隨之降低，當(dāng)涂層表面與物體面接觸時(shí)，由于硬度低，表面極易被磨損，而且根據(jù)自潤(rùn)滑涂層機(jī)理，被擠壓出來的PTFE潤(rùn)滑顆粒由于大小不一致，不能均勻的分布在接觸面，導(dǎo)致涂層的耐磨性變差，從而使得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑性能大大下降。

分別對(duì)實(shí)施例7-10即化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE濃度分別為10ml/L、30ml/L、50ml/L和70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層進(jìn)行X射線衍射譜測(cè)定，結(jié)果如結(jié)果如圖4所示，從圖4中可以看出，不同PTFE濃度下的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的XRD衍射圖譜中，在16°的位置出現(xiàn)PTFE的衍射峰，45°的位置出現(xiàn)Ni₃P的衍射峰，72°的位置出現(xiàn)Ni₃S₂的衍射峰。隨著PTFE濃度的增加（10-50ml/L)，PTFE形成的結(jié)晶衍射峰在逐漸增強(qiáng)，Ni₃P的衍射峰也在逐漸增強(qiáng)，但增幅不明顯。Ni3P呈現(xiàn)的“饅頭包”衍射峰是典型的Ni-P合金涂層的非晶結(jié)構(gòu)的衍射峰，增強(qiáng)了涂層的硬度。當(dāng)PTFE濃度進(jìn)一步增加（50-70ml/L），PTFE形成的結(jié)晶衍射峰在減弱，Ni₃P的衍射峰也有所減弱，Ni₃S₂的衍射峰的強(qiáng)度則沒有明顯的變化。

分別對(duì)實(shí)施例7-10即化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE濃度分別為10ml/L、30ml/L、50ml/L和70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面形貌進(jìn)行掃描，所得的表面形貌SEM圖如圖5a、圖5b、圖5c和圖5d所示，通過圖5a、圖5b、圖5c、圖5d進(jìn)行對(duì)比，隨著PTFE濃度增加，黑色斑點(diǎn)逐漸增多，在PTFE濃度為50ml/L使黑色斑點(diǎn)最多，從50ml/L增加到70ml/L時(shí)，黑色斑點(diǎn)又逐漸減少。我們知道Ni-P-PTFE復(fù)合涂層是一種網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)，Ni-P合金涂層形成一種網(wǎng)狀孔，PTFE顆粒被包裹在Ni-P合金涂層網(wǎng)狀孔中，所以我們觀察到的黑色斑點(diǎn)就是復(fù)合涂層網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)的所包裹的PTFE顆粒。由此我們可以得到，隨著PTFE濃度增加，PTFE顆粒在復(fù)合涂層中分布更均勻，顆粒形狀更加細(xì)小，復(fù)合涂層表面的網(wǎng)狀孔的分布均勻致密，在PTFE濃度為50ml/L時(shí)，復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳。當(dāng)PTFE濃度進(jìn)一步增大時(shí)，復(fù)合涂層網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)所包裹的PTFE顆粒分布就變得不均勻，形狀大小差異比較大，出現(xiàn)一定量地結(jié)塊現(xiàn)象，形成的網(wǎng)狀孔也分布稀疏。

分別對(duì)實(shí)施例7-10即分別對(duì)實(shí)施例7-10即化學(xué)鍍Ni-P過程中Ni-P層的沉積時(shí)間為15min，PTFE濃度分別為10ml/L、30ml/L、50ml/L和70ml/L下所得的Ni-P-PTFE自潤(rùn)滑涂層的表面硬度和摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，并擬合成曲線如圖6所示，從圖6中可以得出，隨著PTFE濃度的增加，復(fù)合涂層的硬度呈現(xiàn)先減小后增加，再減小的趨勢(shì)，在PTFE濃度為10ml/L時(shí)，達(dá)到最大4.908GPa。而復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)則呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，在PTFE濃度為50ml/L時(shí)，摩擦系數(shù)達(dá)到最小為0.16。我們結(jié)合圖4和圖5分析得，盡管在45°出現(xiàn)Ni₃P衍射峰的強(qiáng)度隨PTFE濃度的變化不大，但是對(duì)復(fù)合涂層的硬度影響還是很明顯的。這主要是因?yàn)殡S著PTFE濃度的增加，導(dǎo)致Ni-P-PTFE復(fù)合涂層中PTFE顆粒的容積率增加，而且PTFE顆粒是一種軟相粒子，當(dāng)復(fù)合涂層表面施加載荷時(shí)，表面容易發(fā)生塑性變形。當(dāng)復(fù)合涂層隨著PTFE濃度的增加，硬度在減小，這是因?yàn)镻TFE顆粒在復(fù)合涂層中分散更廣，容積率增大，使得復(fù)合涂層表面Ni-P合金的有效面積減小，導(dǎo)致涂層硬度下降。當(dāng)PTFE濃度從30ml/L增加到50ml/L，硬度有所上升是因?yàn)楫?dāng)PTFE濃度為50ml/L時(shí)，復(fù)合涂層所形成的網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)更加細(xì)小致密，PTFE顆粒分布得更均勻，因?yàn)镻TFE顆粒是包裹在網(wǎng)狀孔中，所以與施加力的物理接觸面積較小，承受載荷主要還是Ni-P合金涂層表面，所以硬度有所升高。當(dāng)PTFE濃度從50ml/L增加到70ml/L時(shí)，復(fù)合涂層網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)所包裹的PTFE顆粒分布就變得不均勻，形狀大小差異比較大，出現(xiàn)一定量地結(jié)塊現(xiàn)象，形成的網(wǎng)狀孔也分布稀疏，使得復(fù)合涂層的硬度降低的比較明顯。

同樣根據(jù)圖4和圖5（a）、（b）、（c）、（d）綜合分析得，隨著PTFE濃度的增加，復(fù)合涂層XRD圖譜中，PTFE形成衍射峰強(qiáng)度呈現(xiàn)增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，表明復(fù)合涂層中，當(dāng)PTFE濃度為50ml/L時(shí)，形成的晶體結(jié)構(gòu)最好。根據(jù)自潤(rùn)滑涂層的自潤(rùn)滑機(jī)理可得知，當(dāng)復(fù)合涂層表面與物體表面發(fā)生相互摩擦?xí)r，摩擦過程會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這就是摩擦熱，它和壓應(yīng)力一起作用，可以使處在自潤(rùn)滑層表層的固體潤(rùn)滑劑擠壓出表層，在摩擦化動(dòng)力作用下，PTFE顆粒被拉扯，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，隨著摩擦的進(jìn)行，大量PTFE顆粒被擠壓出來，慢慢被磨平覆蓋在粘結(jié)層表面的，形成PTFE潤(rùn)滑膜。PTFE潤(rùn)滑膜有效地阻止了摩擦副之間的有效接觸，無論摩擦面間是形成完整的潤(rùn)滑膜，還是形成部分潤(rùn)滑膜都會(huì)起到減摩的作用。所以，當(dāng)PTFE濃度從10ml/L增加到50ml/L時(shí)，復(fù)合涂層中PTFE顆粒更加均勻地分布在復(fù)合涂層的網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)中，復(fù)合涂層表面形成的網(wǎng)狀孔更加細(xì)小均勻，當(dāng)復(fù)合涂層與物體表面發(fā)生摩擦?xí)r，PTFE顆粒更加容易被擠出表層，形成均勻的潤(rùn)滑膜，從而大大降低復(fù)合涂層的摩擦磨損性能，同時(shí)，這種網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)使得Ni-P-PTFE復(fù)合涂層與Ni-P層能更好的咬合，大大地提高了涂層之間的結(jié)合強(qiáng)度。所以，Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的自潤(rùn)滑性在PTFE濃度為50ml/L時(shí)達(dá)到最佳。當(dāng)PTFE濃度進(jìn)一步增大時(shí)，由于PTFE在Ni-P-PTFE鍍液中的濃度過大時(shí)，會(huì)造成PTFE顆粒在鍍液中分散很不均勻，導(dǎo)致復(fù)合涂層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中所包裹的PTFE顆粒分散不均勻，形狀大小差異較大，形成的網(wǎng)狀孔也很稀疏，大小不一致，所以在摩擦?xí)r，被“擠壓”出來的PTFE顆粒的不易形成均勻的潤(rùn)滑膜，最后造成復(fù)合涂層表面的自潤(rùn)滑性能降低，摩擦磨損性能弱。

由以上事例，實(shí)現(xiàn)了通過改變化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間和PTFE濃度，進(jìn)一步優(yōu)化了制備Ni-P-PTFE復(fù)合涂層的工藝：化學(xué)鍍過程中的Ni-P層的沉積時(shí)間為15min；PTFE濃度為50ml/L。在此工藝下制備的Ni-P-PTFE復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)致密，晶粒尺寸均勻，涂層與基體之間結(jié)合緊密，表面自潤(rùn)滑性能最優(yōu)。

以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。