劉小琴，王超囡，曹宏偉，彭成龍，孫初鋒

（西北民族大學(xué)，甘肅蘭州 730030）

隨著人類社會的發(fā)展，對新材料的需求和使用以驚人的速度增長，同時也帶來了無法避免的嚴重問題，在材料使用過程中因為表面失效而造成的能源浪費問題十分嚴重。所以如何改善和提高材料的涂層性能越來越受到關(guān)注。金屬基復(fù)合材料具有金屬與非金屬的綜合性能，在韌度、耐磨性、抗腐性、熱膨脹、導(dǎo)電性等多種機械物理性能方面比同性材料要優(yōu)異得多[1]。

1 近期研究進展

1.1 Cu/Co復(fù)合鍍層

采用電位沉積方法制備Cu/Co多層膜[2]，實驗中采用硫酸鹽鍍銅方法作為電沉積銅的電鍍液，不僅電流效率高、成本低，而且其分散能力和深鍍能力都比較好。檸檬酸鈉的添加，使得鍍膜表面愈加平整、均勻。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加檸檬酸鈉沉積鍍膜在摩擦過程中有比較淺的磨痕，具有更好的抗磨減摩性能。研究者還發(fā)現(xiàn)氯化物和鍍液pH值對Co電鍍層表面影響顯著[3]。鄭良福等[4]研究發(fā)現(xiàn)，電沉積Co時糖精添加劑的加入不僅能夠降低Co鍍層中張應(yīng)力，避免鍍層開裂，還能細化晶粒尺寸，使沉積層更加光亮。

1.2 Cu/Ni復(fù)合鍍層

Haseeb等[5]制備了Cu/Ni納米多層膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多層膜的摩擦系數(shù)和磨損率相比于Ni單層膜更低。Zhang等[6]用電沉積法制備Cu/Ni多層膜，得出了同樣的結(jié)論。譚俊等[7]利用電刷鍍的方法，制備了Cu/Ni多層膜，研究表明,電刷鍍的方法制備Cu/Ni多層膜鍍層平整、均勻、致密、晶粒細小、界面清晰。多層膜的摩擦磨損性能直接由單層膜厚度決定。

1.3 Ni-Co/相關(guān)復(fù)合鍍層

Kovtun.V.A等[8]利用恒電流沉積的方法成功地制備了Ni-Co/CNTs多層膜。碳納米管的成功引入，使得復(fù)合鍍層表面的形貌發(fā)生變化，基質(zhì)金屬晶粒細化。復(fù)合鍍層硬度、彈性、抗磨損性能進一步提高。李成明等[9]在Ni-Co合金鍍液中加入約10 nm的人造金剛石，所得Ni-Co-金剛石復(fù)合鍍層的晶粒尺寸明顯細化。在載荷為2 N、摩擦副為GCr15球的條件下進行摩擦磨損試驗，測得復(fù)合鍍層和合金鍍層的摩擦因數(shù)分別為0.30和0.35左右。摩擦半徑為14 mm時，復(fù)合鍍層和合金鍍層的摩擦壽命分別為0.150 km和0.022 km，說明Ni-Co-金剛石形成的復(fù)合鍍層的抗磨損性能更為顯著。Esmailzadeh等[10]在銅表面用兩步電沉積法制備Ni膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制備的復(fù)合薄膜具有良好的耐腐蝕性能。Tam.J等[11]在銅基底上電沉積Ni-PTFE復(fù)合材料，由于Ni-PTFE復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，即硬納米晶Ni中嵌入的PTFE顆粒形成的雙尺度表面粗糙度，在磨料磨損之后還表現(xiàn)顯著的耐磨性能。Iacovetta.D等[12]用單步電沉積工藝成功制備出具有納米晶粒金屬基體的超疏水Ni-PTFE復(fù)合涂層，結(jié)果顯示，鍍浴中的PTFE濃度對共沉積有很大影響，使用30 g/L PTFE濃度最佳。Ni基體的透射電鏡分析表明，向電鍍液中添加糖精對鎳的晶粒尺寸沒有顯著影響。所有生產(chǎn)的復(fù)合樣品都有一樣的納米晶粒結(jié)構(gòu)，很可能是由于在復(fù)合鍍液中加入CTAB表面活性劑而造成的。

2 結(jié)束語

銅是一種擁有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和力學(xué)性能好等多重優(yōu)良性能的金屬，一直都有很廣泛的應(yīng)用，例如在化工、機械制造和微電子領(lǐng)域都充當(dāng)了重要的角色[13]。金屬基納米復(fù)合涂層中以金屬銅作為基底就可以很好地克服銅自身的缺點。目前研究顯示，碳納米管在金屬基復(fù)合材料的加入，在增強金電學(xué)性能方面沒有顯著優(yōu)勢，或者無法有效兼顧電學(xué)性能和力學(xué)性能[13]。Yang等[14]在鍍液中加入3 g/L單壁碳納米管，在超聲條件下制備出電導(dǎo)率接近于純銅的Cu-碳納米管復(fù)合材料。Subramaniam等[17]的研究結(jié)果表明，在80℃～227℃溫度范圍內(nèi)，Cu-碳納米管復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨溫度的變化基本是保持不變的，而純銅的電導(dǎo)率隨溫度升高而大幅下降。劉巍等[18]發(fā)現(xiàn)，退火處理1 h能顯著提高Cu-碳納米管復(fù)合薄膜的均勻性和致密性以及晶粒的結(jié)晶程度，從而改善復(fù)合薄膜的導(dǎo)電性能，復(fù)合薄膜在400℃下退火后的導(dǎo)電性最好，這為后來的研究者們提供了很好的思路。