基于飞秒激光和自组装技术提高树脂涂层疏水性的工艺

目的 针对超疏水涂料功能持久性差的问题,提出一种将飞秒激光加工技术与微球近场效应原理相结合在氟化有机硅树脂表面制备微纳米仿生结构的解决方案。方法 模仿蝴蝶翅膀鳞片微结构特征,以平滑的氟化有机硅树脂表面为基体,采用纳米自组装技术在其表面生长一层二氧化硅微球薄膜,然后设置飞秒激光器的参数,利用激光脉冲能量加工单层二氧化硅微球薄膜,二氧化硅微球颗粒对激光能量有进一步的聚焦加强作用,可以加工微纳米尺寸的结构。重点研究激光功率和扫描速度等参量对氟硅树脂图案形貌及疏水性的影响,并对比分析超疏水涂料和仿生微纳米表面的疏水功能持久性。结果 激光扫描速度和功率参量对仿生表面疏水性能的影响较大,在激光功率为9 mW、扫描速度为10 mm/s、加工间距为10μm时可以获得最佳疏水性能,其接触角达到150°以上,通过常用的摩擦磨损测试实验,对比分析实验结果发现,氟硅树脂层经历200～1000次摩擦后,其接触角（CA）的下降幅度低于传统涂料组,说明具有仿生纳米坑结构的表面的耐磨性更强。结论 利用飞秒激光加工的纳米微孔阵列结构可以明显提高氟硅树脂的疏水特性,并具有优异的持久性。     

超疏水仿生表面制造及其应用

采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备。利用扫描电镜(SEM)对样品的表面形貌进行了表征。使用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估。同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测,获得了最佳工艺,并将上述2种技术复合,在钛合金上制备了仿生超疏水表面。结果表明:采用低表面能薄膜与微结构复合的方法,可以获得超疏水性能优异的钛合金表面,带有Cu薄膜的方柱形微结构水接触角可以达到156°,滚动角可达到8°。     

氮化和喷涂MoS2涂层的不锈钢试样振动后抗咬死性能分析

目的 研究氮化和喷涂MoS2涂层的异种不锈钢试样,经振动试验后的抗咬死性能及失效原因.方法 利用三角级数法转化得到了振动参数,对底座(Ⅰ型不锈钢)和拉杆(Ⅱ型不锈钢)的模拟件进行了气体氮化和常温喷涂MoS2涂层处理,采用三维显微镜、XRD、SEM、EDS和模拟振动试验平台对试样进行了表征.结果 Ⅰ型和Ⅱ型不锈钢氮化后的表面物相主要是γ′-Fe4N、ε-Fe2-3N和CrN.Ⅰ型不锈钢和Ⅱ型不锈钢表面的MoS2涂层厚度分别为30～40μm、20～30μm,氮化层的总厚度分别约为165、230μm.在模拟振动平台上,底座与拉杆咬死失效时间在30～45 min之间.底座和拉杆的上、下接触面磨损较严重,内接触面发生了轻微磨损.拉杆的下接触面发生旋转,上接触面继续保持接触,上下接触面的摩擦力大于拉杆的重力,从而发生了咬死现象.结论 底座和拉杆局部表面粗糙度增加、拉杆直径比底座内表面高度方向尺寸大0.28 mm、互溶性大且含立方晶体结构氮化物的氮化层之间直接接触,是振动45 min并旋转后试样发生咬死的主要原因.建议改进底座和拉杆的尺寸、表面处理层和工艺参数.     

气压及偏压对磁控溅射TaN薄膜力学性能影响

采用电子回旋共振增强磁控溅射在不锈钢基体上制备六方相TaN薄膜,并研究了气压及偏压对TaN薄膜结构、力学性能的影响.利用X射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜分析薄膜化学结构及形貌,利用纳米压痕、划痕实验仪对薄膜力学性能进行测定.研究表明,制备气压上升影响六方TaN相择优取向,气压、Ar/N2流量比及偏压改变对TaN薄膜力学性能有较大影响.实验证明在1.1×10-1 pa,偏压100 V下制备的TaN薄膜具有最高硬度32.4 GPa,最高结合力极限载荷27N.     

基体偏压对316L不锈钢表面多层Ti-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

在严苛海洋环境下,传统单一的Ti掺杂类金刚石薄膜（DLC）无法满足减摩耐磨及耐腐蚀性能的要求,仍须进一步探索。为促进DLC薄膜在严苛海洋环境下的应用,采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜。通过SEM、拉曼光谱、XPS、纳米压痕测试、摩擦磨损试验及电化学测试等方法,重点研究基体偏压对薄膜结构、力学性能、摩擦性能及耐腐蚀性能的影响规律。结果显示：随着基体偏压从-60V到-120V,薄膜中sp3-C/sp2-C比值逐渐增大,薄膜硬度及弹性模量逐渐增大;薄膜结合力呈现先增大后减小的趋势,在-80 V时达到最大24.5 N;在7 N的法向载荷下,薄膜磨损失效时间先增大后减小,偏压为-80 V时磨损寿命最长;316L不锈钢和所有薄膜的阳极极化曲线都表现出明显的钝化现象,在偏压为-120V时,薄膜的维钝电流密度比316L不锈钢低两个数量级,表现出优异的耐蚀性;薄膜电阻Rf和电荷转移电阻Rct逐渐增大,薄膜的耐腐蚀性能逐渐增强。Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜的多层结构和元素掺杂相结合的设计有效提高了316L不锈钢的耐腐蚀性能和减摩耐磨性能...     

电子回旋共振-微波等离子体化学气相沉积法制备a-C∶H(N)薄膜

采用电子回旋共振-微波等离子体化学气相沉积技术,使用CH4和N2混合气作为反应气体,在硅衬底上制备掺氮含氢非晶碳(a-C∶H(N))薄膜.紫外Raman光谱证实了薄膜的类金刚石特性;傅立叶变换红外光谱表明薄膜中存在CH和CN键结构.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的微观表面形貌,结果表明薄膜表面光滑.论文详细叙述了薄膜制备工艺,对测试结果进行了分析讨论,也对这种薄膜在微电子机械系统中的潜在应用进行了探讨.     

等离子体在零件表面强化与改性中的应用

离子注入与沉积技术在诸多领域有着广泛的应用.文章主要介绍微波ECR与MEVVA等离子体源及其相关设备的工艺特点,同时也介绍了它们在材料表面改性等方面的一些实际应用情况.     

不同PVD技术沉积TiN涂层的形貌和力学性能研究

本文采用阴极弧沉积、中频磁控溅射及二者的复合技术在GCr15基底上制备了TiN涂层。通过扫描电镜、XRD谱、微米划痕测试、硬度测试以及摩擦磨损测试对涂层的组织结构和力学性能进行了表征及对比。结构表明,采用复合磁控阴极弧技术制备的TiN涂层具有较好的综合性能,如较光滑的表面、较高的结合力和硬度,故磨损率较低。     

SiC-C/SiC复合材料进行硼离子注入的工艺研究

叙述采用等离子体源离子注入法(PSII),对带有SiC涂层的C纤维增强SiC基(SiC-C/SiC)复合材料进行硼离子注入的工艺研究.通过朗缪尔单探针测量了等离子的密度,对注入剂量进行了估算.对复合材料采用加金属网的工艺,来提高离子注入能量.用俄歇电子能谱检测分析了加金属网与未加金属网样品硼离子的成分深度分布.证明了加金属网工艺可以有效改善不良导体的注入效果.在空气中1300℃的高温条件下进行了氧化实验,实验结果说明对SiC-C/SiC复合材料注入硼有助于提高其抗氧化性能.     

微纳结构超疏水表面的浸润性及防冰性能

以Ti合金为基体材料,通过超快激光加工微结构并复合纳米SiO₂/氟化聚氨酯涂料,获得微纳结构的涂层表面,并与涂料喷涂获得的纳米涂层表面和未处理的Ti合金表面进行对比分析。分别采用扫描电镜、超景深显微镜、接触角和冰结合力测量仪,研究分析未处理Ti合金表面、纳米结构表面、微纳结构表面的形貌、疏水性、防覆冰性能。结果表明:具有微纳结构的涂层表面具有最佳的超疏水性,接触角为158.9°;与未处理Ti合金表面、纳米结构表面相比,微纳结构表面冰结合力显著降低,表面冰结合强度约为410 kPa。