1. 聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)的加工方法 聚四氟乙烯具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的自潤(rùn)滑性，它是目前最優(yōu)秀的人工固體減摩材料，其摩擦學(xué)特性最接近于人體軟骨組織，因此，在Ti合金表面涂覆聚四氟乙烯，將大大改善Ti合金的滑動(dòng)摩擦性能。但是，聚四氟乙烯本身強(qiáng)度低，表面能極低，和金屬的親和性差，直接將聚四氟乙烯涂覆在Ti合金表面其結(jié)合強(qiáng)度低，易剝離。 基于以上原因，本文將運(yùn)用化學(xué)鍍Ni-P作為基體支持聚四氟乙烯粒子。在Ti合金的表面沉積Ni-P-聚四氟乙烯復(fù)合鍍層，以使Ti合金表面獲得自潤(rùn)滑性和低的摩擦因數(shù)的表面改性層，并對(duì)Ni-P-聚四氟乙烯的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。 2. 工藝過(guò)程 Ti-6Al-4V經(jīng)過(guò)除油，去氧化膜，活化等前處理后，即可進(jìn)行化學(xué)鍍Ni-P-聚四氟乙烯。化學(xué)鍍Ni-P-聚四氟乙烯要求聚四氟乙烯顆粒能均勻地分散在溶液中。本實(shí)驗(yàn)采用粒徑為0.05～0.5 μm左右的聚四氟乙烯粒子。在酸性化學(xué)鍍鎳溶液〔4〕中加入適量的聚四氟乙烯微粒，并進(jìn)行機(jī)械攪拌?；瘜W(xué)鍍Ni-P-聚四氟乙烯的工藝條件如下：NiSO4·6H2O：25 g/L；NaH2PO2·H2O：27 g/L檸檬酸：20 g/L；乙酸鈉：20 g/L；加速劑：2 g/L；穩(wěn)定劑：5×10-2 g/L；表面活性劑：10 ml/L；pH值4.6～5.0；溫度85 ℃。所添加的表面活性劑是由非離子表面活性劑和陽(yáng)離子表面活性劑混合而成的，既使鍍液中聚四氟乙烯微粒具有良好懸浮性，又使聚四氟乙烯微粒帶正電荷，促進(jìn)了聚四氟乙烯粒子在Ti-6Al-4V表面吸附而與Ni-P發(fā)生共沉積〔5〕。所獲得的Ni-P-聚四氟乙烯復(fù)合層中聚四氟乙烯體積含量達(dá)到10%～15%，鍍層具有灰色金屬光澤。運(yùn)用SEM對(duì)鍍層進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯粒子在鍍層中分布較為均勻，鍍層平整而無(wú)孔隙。 3. 鍍層摩擦性能 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)在MM-200型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，對(duì)磨偶為GCr15，半徑為23.5 cm，載荷為50 N，滑動(dòng)速度為1 m/sec。試驗(yàn)在干摩擦條件下進(jìn)行。 Ni-P-聚四氟乙烯顯示出很高的耐磨性，其磨損量在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定值，然后隨著磨損時(shí)間的增加，而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。圖1為摩擦因素與磨損時(shí)間的關(guān)系。從圖中可以看出，Ni-P-聚四氟乙烯的摩擦因素很低，具有較好的減摩效果，其磨損因素隨著滑動(dòng)距離的增加而基本維持不變，摩擦因素的波動(dòng)也很小。Ti-6Al-4V合金經(jīng)過(guò)化學(xué)鍍Ni-P-聚四氟乙烯處理后，摩擦磨損性能有顯著提高。 圖1 摩擦因素與磨損時(shí)間的關(guān)系 Fig 1 Coefficient of friction with wear time 4. 結(jié) 論 (1)采用化學(xué)復(fù)合鍍工藝，可以在Ti-6Al-4V表面獲得Ni-P-聚四氟乙烯復(fù)合鍍層，其中聚四氟乙烯的含量在10-15vol%，鍍層光滑致密。 (2)化學(xué)鍍Ni-P-聚四氟乙烯復(fù)合層具有優(yōu)異的耐磨性和減摩性，大大改善了Ti-6Al-4V摩擦磨損性能，使Ti-6Al-4V應(yīng)用于在人工關(guān)節(jié)以及其它磨損較大的部位成為可能。