近些年，镍基自润滑涂层作为减摩耐磨材料被广泛喷涂到机械运动副表面。陕西科技大学贾均红教授团队从涂层的组分设计、制备工艺及涂层微结构控制3个方面，系统总结了热喷涂制备镍基自润滑涂层的最新研究进展并对未来的研究方向进行了讨论。首先从涂层基础相、润滑相和增强相3部分阐述了镍基自润滑涂层的构成要素，并重点分析了涂层组分设计的常用模式，以期为新型镍基自润滑涂层的组分设计提供参考；继而针对热喷涂技术的工艺特殊性，重点综述了热喷涂喂料复合粉末制备的研究最新进展；随后针对热喷涂制备涂层时导致的涂层缺陷问题，详细阐述了涂层微结构控制、涂层预处理和后处理等对自润滑涂层性能影响的最新探索进展；最后，总结了目前在镍基自润滑涂层研究中存在的问题，进一步指出优化工艺技术、采用数值模拟结合试验测试的方法，来深入研究涂层内部的润滑摩擦机理将是未来研究的重要方向。
目前，对氟化物润滑相的复配主要通过粉末冶金的方式，使用热喷涂工艺研究较多的是BaF2+CaF2的复配。比如有学者采用热喷涂工艺分别制备了NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层、NiCrBMoFe/BaF2·CaF2涂层和NiCr-Cr3C2-ZrO2-BaF2·CaF2等复合涂层，对涂层在室温至高温范围内的摩擦磨损性能进行了研究，并取得了一定的成果。部分热喷涂技术制备的镍基自润滑涂层组分设计与摩擦学性能如表2所示，必须强调各组摩擦学性能的结果还和各相材料配比以及热喷涂复合粉末制备方法等工艺有关。
聚合制粉法是采用有机胶黏剂将微纳米级原始粉末制备成料浆，通过造粒装置将微细粉末聚合在一起，从而形成粒度适合热喷涂的粉末。采用该方法可以将微细粉末聚合成适合热喷涂用的粒度尺寸，也可以制备由元素性质差别很大组成的复合粉末，具体又分为喷雾干燥法和破碎过筛法，其中喷雾干燥法制得的粉末呈球形，流动性好。如图1所示为利用喷雾干燥法将六方氮化硼纳米片（BNNP）分散在Ni-Cr-Cr2O3（NCCO）粉末中而制得球形团聚的BNNP-NCCO喷涂粉末。图1a显示团聚粉末呈球形，表面光滑，流动性好。图1b和图1c的SEM图像表明，BNNP均匀分布在团聚复合粉末的表面和内部。破碎过筛法由于操作简单，使用方便，近年来也得到了部分学者的青睐。
科研人员根据镍基自润滑涂层的构成要素进行了大量的组分设计与研究，并结合热喷涂喂料复合粉末制备和涂层微结构控制等方面对涂层组织与性能开展了试验，目前主要以摩擦现象解释、磨损成分分析为主，对于涂层自润滑机理等理论方面的研究较少。未来，针对热喷涂制备镍基自润滑涂层，应重点从以下几个方面开展工作：
1）为控制涂层缺陷、提升涂层性能，应进一步优化热喷涂制备技术，包括热喷涂粉体设计及制备技术、预处理技术、后处理技术等，从而进一步提升涂层质量、开发出新的涂层体系。
2）对于镍基自润滑涂层应深入研究涂层中各相与环境之间的作用机理，揭示在升温过程中涂层物相、晶体结构等的演变过程及其相应的自润滑摩擦机理，用以指导新型涂层材料的设计及制备。
3）数值模拟技术具有成本低、周期短等优点，未来应进一步加强运用第一性原理、分子动力学模拟等数值模拟来进行理论性研究，同时结合试验测试，将是揭示涂层自润滑机理和本质的有效途径。
郭冬青，贾均红，杨杰，等. 镍基热喷涂自润滑涂层研究新进展[J]. 表面技术, 2024, 53(14): 1-14.
GUO Dongqing, JIA Junhong, YANG Jie, et al. New Research Progress of Nickel-based Thermal Spraying Self-lubricating Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(14): 1-14.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.14.001
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审核|汪 潇
编辑|邓李旸
