1.2.3 固体润滑剂石墨烯

    石墨烯的理论厚度仅为0.34 nm，是世界上已知的最薄的材料，不仅很稳定而且表现出显著的电学、光学、热和机械性能，其杨氏模量可以达到1.0TPa，断裂强度达到125GPa，热导率可达5×103Wm-1K-1，载流子迁移率可高达2.5 ×105 cm2V-1s-1，理论比表面积高达2630m2g-1 [26，27] 。 石墨烯的特殊结构使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应等[28]。

1.2.4 固体润滑剂二硫化钼

由于MoS2可以提供低的剪切强度，与基体材料结合牢固，熔点高，在还原气氛和真空中有优良的热稳定性、化学稳定性以及高的抗核辐射性，因此在化学镀Ni合金镀液中添加MoS2后所得到的复合镀层，其摩擦因数较小，抗粘着性能好，具有良好的自润滑效果，可用于制造不能使用油脂类润滑剂的机械部件[29-30]。

1.2.5固体润滑剂纳米金刚石

纳米金刚石可提高耐磨性和显微硬度，提高耐蚀能力和减少气孔率，大大降低摩擦系数，提高亲和力和内聚力，电解液筛选能力强。镀附后零件使用寿命提高1 9倍。镀层厚度可降低1～2倍。电镀时采用标准电镀设备，金属镀层中的金刚石含量平均为0.3～0.5重量％[31]。

表1 沉积微粒的种类

名称 使用温度 摩擦系数

石墨 475≤℃ 0.05-0.19

BN ≥800℃ 0.1-0.2

聚四氟乙烯 -250℃-260℃ 0.04-0.05

碳纳米管 ≤400℃ 0.05-0.1

CeO2 ≤500℃ 0.03-0.05

1.3 镍基自润滑镀层的制备方法

Leon O A等采用化学镀技术[32]316L不锈钢上沉积了(Ni-P)-BN复合镀层。对该复合电镀工艺研究表明：镀液中BN的含量影响着复合镀层的厚度、镀层中P的含量和镀层中BN微粒的体积分数等。BN的体积分数为35％的(Ni-P)-BN复合镀层具有最佳的耐磨性和最低的摩擦系数。

1972年，印度的Viswanathan和Dosst[33]降共沉积法制备Ni-SiC微米复合镀层。在一般的沉积条件下，沉降共沉积法能够得到更高的共沉积体积分数。此后，他们采用沉降共沉积法对镍基复合镀层进行了研究。结果表明，不同特性的材料在正常电镀条件下均可以用沉降共沉积法进行沉积。加拿大的Liu、Chen[34]用沉降共沉积法研究了Ni-Al粒子复合镀层。结果表明镀层中Al粒子的体积分数受到镀液中粒子加入量的影响，而与电流密度和搅拌的关断/开始时间无关。论文网

    近年来单脉冲电沉积快速发展，取得许多成果和进展。单脉冲Ni/Al2O3复合镀[35]，在平均电流和其他条件不变的情况下，运用低频率、短周期脉冲参数有助于提高复合镀层的硬度；同时镀层的磨损量随着频率、周期的变小而减少，耐磨性得到改善。Lee W H等[36]合金表面上，采用直流和单脉冲电沉积方式成功的制备了镍/纳米金刚石复合镀层。通过对镀液中金刚石浓度、电流密度、脉冲频率、镀液温度、电镀时间和搅拌速率的变化分析发现，复合镀层的微观硬度随着镀液中金刚石粉浓度的增加而提高，表面粗糙度呈现同样规律。镀液中金刚石粉浓度达到40g/L时，复合镀层显微硬度达到最高为611HV，摩擦系数为0.16，小于纯镍镀层的摩擦系数0.44。

周期换向脉冲电沉积复合镀研究较少，Haskeo Y等[37]通过周期换向脉冲方式制备的Ni/高聚物复合膜，这种膜与基体之间有非常强的结合力，使其在海洋环境中具有更佳的耐蚀性能。Wang F等[38]从Watts镀镍液中，研究发现采用周期换向脉冲复合镀合成了Ni/碳纳米纤维复合镀层。脉冲方式能提高镀层中纤维含量，大量纳米碳纤维彼此分散开，与基体紧密结合。通过控制脉冲工艺参数，可以达到控制复合镀层组成和形态的目的。