復(fù)合電鍍法制備的功能性鍍層種類繁多。它們在各種不同領(lǐng)域中獲得了應(yīng)有的實用價值,其中以具有耐磨與減摩功能的鎳基復(fù)合鍍層應(yīng)用范圍寬廣,意義重大。
由于固體微粒嵌入基質(zhì)金屬鎳后,能阻礙其位錯的移動和晶格的畸變,故鎳基復(fù)合鍍層的強(qiáng)度與硬度均高于普通鍍鎳層。特別是固體微粒的直徑小于1μm,甚至達(dá)到納米級時,這種強(qiáng)化作用會更為顯著。當(dāng)前生產(chǎn)中使用較多的微粒粒徑是2μm~6μm,微粒在鍍層中含量也以20%(體積)左右為宜。部分耐磨鎳基復(fù)合鍍的工藝規(guī)范,列于表6—1—7。
表6—1—7耐磨鎳基復(fù)合鍍工藝規(guī)范

為了提高汽車發(fā)動機(jī)鋁合金缸體的耐磨性,近些年曾于其上電鍍相當(dāng)厚的Ni-SiC復(fù)合鍍層以取代硬鉻層,生產(chǎn)規(guī)模很大。這種鍍層甚至在高溫下仍然具有很好的耐磨性。這應(yīng)當(dāng)是耐磨性復(fù)合鍍層應(yīng)用中一個良好的范例。
為了降低機(jī)械零部件的摩擦磨損,除了增加材料自身或其表面層的強(qiáng)度、硬度等方法來提高材料的耐磨性外,改善摩擦界面的潤滑狀態(tài)也是一項十分有效的減少磨損的措施。采用一定量的固體潤滑劑,如h—BN(六方氮化硼)、(CF)。(氟化石墨)、PTFE(聚四氟乙烯)或MoS2(二硫化鉬)等微粒,使之與鎳共沉積,即可形成具有減摩或自潤滑功能的復(fù)合鍍層。固體潤滑劑可在高溫、高負(fù)荷、超低溫、超高真空、強(qiáng)氧化還原、強(qiáng)輻射等環(huán)境下有效地使界面潤滑,解決液體潤滑劑(油脂等)難以完成的任務(wù)。此類鎳基復(fù)合鍍層的減摩效果要比普通鍍鎳層高出好幾倍。此外,它還能用作壓鑄橡膠和塑料制品時的脫模鍍層。
部分具有減摩功能的鎳基復(fù)合電鍍層制備工藝規(guī)范列于表6—1—8中。
表6—1—8自潤滑鎳基復(fù)合鍍工藝規(guī)范

盡管SiC、WC或Al203,等硬質(zhì)微粒與鎳形成的復(fù)合鍍層已經(jīng)使其耐磨性得以大幅度提高,但在干摩擦條件下,若干硬質(zhì)微粒與鎳共沉積的同時,也共沉積部分軟質(zhì)的自潤滑微粒,如MoS2、WS2或石墨等,哪怕軟質(zhì)微粒的共沉積量很低[0.5%~l.5%(體積)],也足以明顯地降低其摩擦系數(shù)。例如在Ni—Al203,復(fù)合鍍層中引人少量MoS2形成Ni—Al203—MoS2復(fù)合鍍層,則可使其磨損量降至Ni—Al203,鍍層的l/2左右。由于作為固體潤滑劑的軟質(zhì)微粒分布于摩擦界面上,防止了摩擦后兩種金屬直接接觸:從而減少了粘著磨損,使磨損量大大下降。但應(yīng)注意,MoS2等軟質(zhì)微粒在400℃以上的高溫容易分解。那時它們將失去固體潤滑劑的作用。