交流和直流脉冲等离子体改性聚四氟乙烯对比研究

利用自行研制的直流脉冲电源和交流脉冲电源产生等离子体, 分别对聚四氟乙烯进行了表面改性研究.在放电电压、占空比、工作气压、工作气氛、处理时间相同的情况下,探讨了直流脉冲和交流脉冲等离子体对样品改性效果的不同影响;通过接触角测量、扫描电镜(SEM)等手段对未处理的、直流脉冲和交流脉冲作用后的亲水性、表面形貌进行了检测和分析.结果表明:交流脉冲等离子体对PTFE的改性效果优于直流脉冲等离子体.     

脉冲等离子体对PTFE薄膜的表面改性研究

通过ＡＴＲ衰减全反的红外光谱分析和对蒸馏水接触角的测定表明,经脉冲辉光放电等离子体的作用,ＰＴＦＥ薄膜表面的组分结构发生了变化,主要表现为薄膜表面氧基团的含量由无到有,并形成了Ｃ＝Ｃ不饱和基因,表面由完全非极性变成表现出部分极性,亲水性大为增强,可粘必也得到很大改善。     

氮等离子体表面改性对ACF吸附性能的影响

采用氮等离子体对活性炭纤维(ACF)进行表面改性,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和结晶紫溶液降解实验等方法,研究了等离子体对ACF的表面形貌、化学成分和吸附性能的影响.SEM显示氮等离子体对于放电区和余辉区ACF刻蚀作用不同.XPS表明等离子体改性后,放电区、余辉区60 cm处ACF表面的羰基含量由未改性ACF的82.69%下降到37.16%和53.09%;放电区、余辉区60 cm处ACF表面的羧基含量由未改性AGF的0增加到29.39%和31.17%.等离子体改性提高了放电区、余辉区60 cm处ACF对结晶紫溶液的吸附性能.     

复合材料用碳纤维等离子体表面改性技术进展

近年来复合材料得到了广泛的应用,尤其在航空工业领域,已成为了世界强国竞相发展的核心技术。碳纤维树脂基复合材料作为复合材料中的优秀代表,由于其独特的性能优势,具有很大的发展潜力,但是界面结合强度是制约其应用的关键瓶颈。等离子体表面改性技术能提高碳纤维与树脂基的界面结合强度。总结了国内外学者工作,从等离子体处理装备发展和工艺参数影响两个角度对碳纤维等离子体表面改性技术的研究进展进行了阐述。在装备发展方面,重点介绍了在碳纤维表面处理研究中三类处理装置,包括射频等离子体处理装置、DBD等离子体处理装置和滑动弧射流等离子体处理装置,分析了各自的优缺点。在工艺参数方面,重点介绍了不同等离子体种类、等离子体处理时间、等离子体放电功率对碳纤维表面状态的影响规律。在此基础上,对碳纤维等离子体表面处理技术的未来发展方向进行了展望。     

碳酸钙的等离子体表面改性

利用等离子体对碳酸钙粉体填料进行表面处理是新发展的一种填料改性技术.从等离子体表面改性机理、等离子体改性碳酸钙的特性及应用等方面进行了详细的论述.     

脉冲等离子体爆炸对Cr12MoV钢组织及性能的影响北大核心CSCD

通过脉冲等离子体爆炸工艺对Cr12Mo V钢表面进行改性处理。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析了改性层的显微组织、元素分布和物相,并用显微硬度计测试不同区域的微观硬度。结果表明,脉冲等离子体爆炸处理后可得到熔凝区和硬化层两层组织,熔凝区和硬化层分别由柱状晶与细晶区组成,并且熔凝区产生元素注入现象。随着脉冲次数的增加,表面粗糙度先降低后升高,处理次数为5时,Ra=13.98μm。硬度从表面到基体呈现先升高后降低的趋势且硬化层的硬度较基体显著提高。改性层硬度随处理次数的增加而增加,但增加的趋势有所减缓。     

脉冲高能量密度等离子体陶瓷刀具表面改性研究进展

对刀具涂层技术的发展现状与趋势进行了综述,提出了提高涂层刀具性能的"五化"措施:沉积工艺复合化、薄膜组成多元化、薄膜结构多层化、薄膜组成和显微结构梯度化、薄膜晶粒纳米化.基于这个思想,提出了用高能量密度脉冲等离子体技术进行陶瓷刀具表面改性,并在最近几年用高能量密度脉冲等离子体同轴枪对硬质合金和氮化硅陶瓷刀具进行了镀膜改性尝试.使用该复合表面改性技术,所制备涂层刀具结构独特,很好地满足了"五化"思想,材料性能得到显著提高.在优化的工艺条件下,所得TiN、TiCN和TiAlN涂层刀具硬度高,纳米硬度分别为26～28 Gpa、50～53 Gpa和38～40 Gpa;膜基结合力强,纳米划痕临界载荷达80～110 Mn.所得TiN、TiCN和(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具能够在工业条件下对硬度高达HRC 58～62 的淬硬CrWMn钢进行干切削,实用切削速度可提高2～10倍,且刀具磨损较小;涂层氮化硅陶瓷刀具加工淬硬钢和灰铸铁(HB 2200～2300 Mpa)工件时,比未涂层刀具后面磨损降低6～10倍.预示该技术是一种非常有前途的陶瓷刀具改性技术.     

纳秒高能密度粒子束与瞬态作用过程研究

多极板赝火花 (Pseudospark)放电室 ,在外加直流电压下 ,能产生自收缩纳秒强脉冲电子束和多种离子束。电子束瞬间功率密度可达 10 10 W /cm2 。与高功率脉冲激光相似 ,该高能束流与物质相互作用将产生瞬态高温等离子体 ,并伴随高温、高压和烧蚀过程。本文将介绍用脉冲粒子束进行金属表面改性的试验方法 ,以及材料表面微区快速熔凝等一系列非平衡的物理、化学变化 ,阐述材料表面轰击前后显微结构、性能等分析测试结果 ,讨论了纳秒脉冲粒子束与固体介质间的瞬态作用过程。试验结果表明 ,纳秒脉冲电子束和离子束以其特有的作用过程 ,在材料表面改性、表面涂敷以及低维材料制备等领域中 ,有着诱人的应用前景     

低温等离子体表面改性高分子材料研究进展

综述了低温等离子体技术的最新进展,指出目前最具开发潜力的低温等离子体有大气压下辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体。经低温等离子体处理的高分子材料表面发生多种物理和化学变化,例如产生刻蚀、形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘结性、生物相容性等得到改善,故低温等离子体处理技术广泛用于高分子材料的表面改性,重点介绍了低温等离子体在医用高分子材料、合成纤维材料、薄膜材料中的研究概况和进展。     

微波等离子体改性对金刚石薄膜表面亲水性的影响

采用微波等离子体法,分别使用H和O等离子体对金刚石薄膜表面进行改性处理.通过扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),X射线光电子能谱(XPS),并结合接触角随时间变化的曲线,初步评价了改性前后薄膜表面显微结构和成分的变化对亲水性的影响.结果表明:同一条件下制备的金刚石薄膜表面形貌、粗糙度差异不会影响表面亲水性;改性前金刚石薄膜亲水性差,H、O等离子体改性后薄膜表面接触角由原来的81°下降到20°以下,形成了亲水性良好的表面;暴露在空气中后,接触角在前3天的变化很大,这种变化与薄膜表面成分的改变密切相关.     

高速电喷镀纳米聚四氟乙烯(PTFE)复合镀层的研究动态与展望

综述了高速电喷镀制备纳米PTFE复合镀层的研究情况,着重阐述了该技术的基本原理和特点,重点探讨了喷射速度、电流密度等工艺参数对沉积速度的影响,并介绍了纳米PTFE的合成工艺以及表面改性的可行性,展望了高速电喷镀纳米PTFE复合镀层的应用前景。     

射频等离子体改性PTFE表面液滴撞击接触起电对润湿性的影响∗

液滴撞击固体表面是自然界的常见现象，研究超疏水表面的液滴撞击对其润湿性的影响，对于超疏水性材料的潜在应用具有重要的科学意义。采用 3、10、20 min 氧等离子体处理（OPT）和 1 min 八氟环丁烷等离子体聚合沉积（PPD）的等离子体方法改性聚四氟乙烯（PTFE）表面，获得具有不同尺寸和间距的微 / 纳米锥的超疏水 PTFE 表面，研究射频等离子体改性 PTFE 表面的液滴静态接触角、滚动角及液滴撞击动力学行为，分析在不同个数液滴撞击后 PTFE 表面的润湿性和液滴撞击行为变化，确定 PTFE 表面液滴撞击起电效应的影响机制。结果表明：通过 1~9 个液滴撞击后，PTFE 表面的静态接触角随撞击液滴数量增加而减小，导致静态接触角低于 150°；液滴滚动角随撞击液滴数量增加而增大，造成液滴滚动角高于 10°。 撞击液滴的接触时间随撞击液滴数量增加而增大，回弹系数随撞击液滴数量增加而减小。随撞击液滴数量增加，回弹液滴的正电荷和 PTFE 表面的负电压增大，PTFE 表面的负电荷对液滴产生强吸引作用，导致低粘附超疏水性被破坏。3 min OPT 和 1 min PPD 改性 PTFE 表面的纳米锥间距小，密度大，表面负电荷量增加明显，造成 PTFE 表面的疏水性降低的程度最显著。 研究结果可为改善超疏水稳定性的表面织构设计提供理论依据。     

Improve retained dose and impact energy of inner surface plasma immersion ion implantation using long pulse duration with deflecting electric field

Not restricted by the line-of-sight process, plasma immersion ion implantation (PIII) has shown great potential for inner surface modification, but the impact energy and retained dose turned to be very low. The process was investigated numerically and experimentally in this paper. The results show that a high percentage of low impact energy ions was the key factor that resulted in low impact energy on the inner surface. This was caused by sheath overlapping and appearance of the dead zone during inner surface PIII. Long pulse duration could alleviate this problem and increase ion impact energy on the inner surface, hence the implant depth, which was key factor for the modifying effect of PIII. Also, long pulse duration was helpful in improving the retained dose on the inner surface.     

Effect of pulse rise time on charging effects in plasma immersion ion implantation with dielectric substrates with planar and cylindrical geometries

Using a one-dimensional self-consistent fluid model, the effect of pulse rise time on charging effects at dielectric surfaces is investigated during plasma immersion ion implantation (PIII) with planar and cylindrical geometries. The numerical results demonstrate that the pulse rise time plays an important role in PIII process with dielectric substrates. It is found that the charge dose accumulated on the dielectric surface is significant as decreasing pulse rise time, and the surface potential decreases at the later stage of the pulse, which results in the lower ion impact energy. On the other hand, the longer pulse rise time would lead to the lower charge dose accumulated on the dielectric surface and higher ion impact energy at the later stage of the pulse, which would elevate the effective implanted dose and introduce the ions to the depth deep enough for surface modification.     

Excimer laser surface treatment of plasma sprayed alumina-13% titania coatings

Surface modification of engineering materials allows the production of far superior products in terms of reduced wear, increased corrosion resistance, better biocompatibility, and improved optical and altered electrical/electronic properties. Excimer laser annealing provides a rapid and efficient means for surface alloying and modification of ceramic materials. In this study, alumina-13% titania (AT-13) coatings were sprayed with a water-stabilized plasma spray gun. The coated surface was treated by excimer laser having a wavelength of 248 nm and pulse duration of 24 ns. The surface structure of the treated coating was examined by field emission scanning electron microscope and X-ray diffraction (XRD). A detailed parametric study was performed to investigate the effects of different parameters such as laser energy density (fluence), pulse repetition rate (PRR), and number of pulses on the mechanical properties, surface morphology, and microstructure of the coatings. The study reveals that the laser fluence plays a major role in modifying the surface morphology of the coating, followed by the pulse repetition rate.     

硅烷偶联剂对表面微坑复合PTFE的减摩及缓释性能影响研究

目的探究硅烷偶联剂对缸套表面微坑复合PTFE微粒的减摩和缓释性能的影响。方法利用激光刻蚀机在缸套表面加工不同参数的微坑,并依据摩擦系数对表面微坑参数进行优化。选取最佳表面微坑参数,进行加工,并机械涂覆经硅烷偶联剂修饰的PTFE,制备复合润滑结构。采取往复式摩擦磨损试验机对复合润滑结构的减摩性能进行分析。利用SEM和EDS研究摩擦副的表面形貌和成分,采用三维共聚焦显微镜研究微坑内PTFE的释放情况。结果在热压复合方法下,直径为0.4 mm、深度为120μm的微坑复合PTFE具有最佳的减摩效果。硅烷偶联剂的加入会进一步改善摩擦副之间的减摩性能,其摩擦系数为0.1248。与未处理缸套试样、微坑处理缸套试样、热压复合PTFE缸套试样进行对比,其摩擦系数分别降低了24.3%、18.8%和11.2%。另外,硅烷偶联剂还可以减缓表面微坑内PTFE的释放,延长作用时效,与热压复合方法相比,微坑内PTFE颗粒的释放速率约降低96.3%。结论复合润滑结构能够改善摩擦副之间的摩擦状况,其减摩和缓释机理是固体自润滑材料、表面微坑和硅烷偶联剂协同作用的结果。     

聚四氟乙烯的表面处理与粘接

分析了聚四氟乙烯(PTFE)难粘接的原因,介绍了化学处理法、高温熔融法、辐射接枝法、低温等离子体处理法、气体热氧化法等PTFE常用的表面处理方法,介绍了PTFE常用的表面改性剂和粘接性能优良的新型PTFE粘接剂。     

Effect of PTFE Addition on the Properties of Electroless Ni-Cu-P-PTFE Deposits

采用化学镀的方法,调整化学镀工艺参数,在低碳钢表面获得了PTFE含量不同的Ni-Cu-P-PTFE镀层,研究了PTFE粒子对Ni-Cu-P-PTFE镀层表面形貌、相、显微硬度、结合强度以及摩擦等性能的影响。结果表明,Ni-Cu-P-PTFE镀层的沉积速度随着PTFE浓度的增加而升高。进一步的实验结果表明,由于PTFE颗粒自身的疏松结构和软质特性,PTFE颗粒在镀层中的共沉积会引起Ni-Cu-P-PTFE镀层的显微硬度下降。同时Ni-Cu-P-PTFE镀层的结合强度会随着PTFE浓度的增加而减小。此外,PTFE的添加会使Ni-Cu-P-PTFE镀层的摩擦系数降低,这些结果与PTFE粒子在Ni-Cu-P-PTFE镀层中的含量成反比,而与镀液中PTFE粒子的浓度没有良好的对应关系。     

The effect of preliminary ion treatment on structure and chemical properties of polytetrafluoroethylene with a bioactive nanostructured coating

A comparative study of the effect of low-energy treatment with Ar ions, high-energy implantation with Ti ions, and subsequent deposition of bioactive nanostructured Ti-Ca-P-C-O-N coating on structure and properties of the polytetrafluoroethylene (PTFE) surface was carried out. The fcc phase based on titanium carbonitride with crystallite size of ～20 nm was found to be the major structural component of the Ti-Ca-P-C-O-N coating deposited onto the PTFE support. The ionic treatment of the PTFE surface increases the edge angle of wetting from 100 to 128°. The deposition of the Ti-Ca-P-C-O-N coating onto smooth PTFE surface results in a significant decrease of the edge angle of wetting to 20°; whereas the deposition of the coating onto high-porosity PTFE surface after ion implantation results in complete spreading and absorption of a drop. The differences in electrochemical behavior of the PTFE samples coated with Ti-Ca-P-C-O-N were shown to be determined by different roughnesses and wettabilities.