空跳控制為3000~3500mm/s,Q頻控制在20~30Hz,Q釋放控制在5~10 y s,激 光器的電流控制量占比控制為60~80%,激光掃描速度控制為100~150mm/s ;所述步驟 S620中,空跳控制為3000~3500mm/s,Q頻控制在20~30Hz,Q釋放控制在5~10 y s,激 光器的電流控制量占比控制為30-40%,激光掃描速度控制為300-600mm/s。
[0022] 上述的耐沖蝕疏水材料的制備方法,其中,所述步驟S600中,設(shè)計(jì)圖案為頂點(diǎn)連 接的第一正方形,且于第一正方形內(nèi)部填充一第二正方形,于第二正方形內(nèi)部填充一第三 正方形,第一正方形大于第二正方形,第二正方形大于第三正方形。
[0023] 上述的耐沖蝕疏水材料的制備方法,其中,第一激光刻蝕的加工過(guò)程控制為一次, 第二激光刻蝕的加工過(guò)程控制為兩次。
[0024] 上述的耐沖蝕疏水材料的制備方法,其中,所述步驟S100之前還包括采用磁過(guò)濾 陰極真空Ti弧源對(duì)工件表面進(jìn)行清洗的步驟。
[0025] 上述的耐沖蝕疏水材料的制備方法,其中,所述步驟S500和所述步驟S600之間還 包括關(guān)閉弧源,保持工件于最后沉積狀態(tài)下的真空度一段時(shí)間,工件冷卻后取出的步驟。
[0026] 本發(fā)明的耐沖蝕疏水材料,采用上述的耐沖蝕疏水材料的制備方法制成,其中,所 述耐高溫疏水材料的接觸角為130°以上,滾動(dòng)角為27°以下,且能夠應(yīng)用于650°C以上高 溫環(huán)境。
[0027] 本發(fā)明的有益功效在于,本發(fā)明制備特定結(jié)構(gòu)多層膜具有優(yōu)良的耐磨抗沖擊性 能,顯著提高接觸磨損及沖擊環(huán)境下工程結(jié)構(gòu)件的使用壽命。膜層體系的引入提高了基體 本身的硬度,提高其抗塑形變形能力,進(jìn)而提高其抗沖蝕、耐磨損性能。微觀結(jié)構(gòu)的引入可 有效提尚儲(chǔ)油/脂和納磨損顆粒的能力,可在保證疏水性能的如提下進(jìn)一步提尚I旲層的使 用壽命。
[0028] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的制備方法步驟圖;
[0030] 圖2為本發(fā)明的制備方法的一實(shí)施例的設(shè)計(jì)圖案;
[0031] 圖3為采用本發(fā)明的制備方法制備的疏水涂層表面形貌結(jié)構(gòu)圖;
[0032] 圖4為采用本發(fā)明的制備方法制備的疏水涂層靜態(tài)接觸角測(cè)試結(jié)果圖;
[0033] 圖5為采用本發(fā)明的制備方法制備的疏水涂層抗液固沖蝕性能測(cè)試曲線(xiàn);
[0034] 圖6為無(wú)潤(rùn)滑下涂層與基體摩擦磨損對(duì)比曲線(xiàn)圖;
[0035] 圖7為不同織構(gòu)的幾何形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述,以更進(jìn)一步了解 本發(fā)明的目的、方案及功效,但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
[0037] 本發(fā)明采用磁過(guò)濾陰極真空弧放電技術(shù)及激光刻蝕技術(shù)制備疏水功能層。采用磁 過(guò)濾陰極真空弧放電沉積鍍膜技術(shù)在鈦合金、鎳基合金、紫銅材料上沉積多層復(fù)合膜,磁過(guò) 濾陰極真空弧放電鍍膜設(shè)備采用多弧源陰極靶材系統(tǒng),陰極材料主要為高純鉻、鈦材料,用 以沉積純金屬層;采用通入氮?dú)膺M(jìn)行氮化物層的反應(yīng)沉積。
[0038] 參閱圖1,本發(fā)明的耐沖蝕疏水材料的制備方法,包括如下步驟:
[0039] S100,采用磁過(guò)濾陰極真空Ti弧源于工件表面沉積第一Ti膜層。
[0040] S200,通入氮?dú)?,且采用磁過(guò)濾陰極真空Ti弧源于沉積第一 Ti膜層后的工件表面 沉積TiN膜層。
[0041] S300,關(guān)閉氮?dú)?,采用磁過(guò)濾陰極真空Ti弧源于沉積TiN膜層后的工件表面沉積 第二Ti膜層。
[0042] S400,通入氮?dú)?,且采用磁過(guò)濾陰極真空Cr弧源于沉積第二Ti膜層后的工件表面 沉積CrN膜層。
[0043] S500,關(guān)閉氮?dú)?,采用磁過(guò)濾陰極真空Cr弧源于沉積CrN膜層后的工件表面沉積 Cr膜層。
[0044] S600,采用激光器在沉積Cr膜層后的工件表面上按照一設(shè)計(jì)圖案進(jìn)行激光刻蝕 以形成一織構(gòu)。其中,本實(shí)施例中設(shè)計(jì)圖案如圖2所示。
[0045] 以下對(duì)各步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0046] 在進(jìn)行S100之前,還具有對(duì)工件進(jìn)行清洗的步驟。具體為,工件置于真空室中,且 將工件定位至Ti弧源出口處,采用高能量的離子束對(duì)工件基體表面進(jìn)行轟擊清洗,工件上 施加-700~-800V的脈沖負(fù)偏壓,脈沖占比60~90%,轟擊時(shí)間8~12min,其中,高能量 的離子束的離子能量可達(dá)到l〇〇〇eV~2000eV之間。
[0047] 清洗步驟之后,于工件表面進(jìn)行S100的沉積第一 Ti膜層的步驟。具體為,進(jìn)一步 在基體上沉積純金屬Ti過(guò)渡層,膜層厚度控制在100~200nm,其中陰極弧流控制在80~ 95A,沉積負(fù)偏壓控制在-100~-200V,占空比維持80~90%,沉積時(shí)間約2~4min。
[0048] 沉積第一 Ti膜層后,于工件表面進(jìn)行S200的沉積TiN膜層的步驟。具體為,通入 50~60sccm氮?dú)?,保持真空室的真空度維持在1. 5X1CT2~1. 6Xl(T2Pa,進(jìn)行TiN膜層的 反應(yīng)沉積,沉積膜層厚度控制在4~6 y m,沉積負(fù)偏壓控制在-100~-200V,占空比維持 80~90%,沉積時(shí)間為2~3小時(shí)。
[0049] 沉積TiN膜層后,于工件表面進(jìn)行S300的沉積第二Ti膜層的步驟。具體為,關(guān)閉 氮?dú)?,維持同S200中相同的Ti陰極靶放電狀態(tài),進(jìn)行純Ti層沉積,沉積膜厚控制在3~ 4 ym,沉積時(shí)間1~1. 5小時(shí)。
[0050] 沉積第二Ti膜層后,于工件表面進(jìn)行S400的沉積第二CrN膜層的步驟。具體為, 定位工件至Cr弧源出口處,反應(yīng)沉積CrN膜層。其中陰極Cr靶弧流控制在70~85A;沉積 負(fù)偏壓控制在-90~120V,占空比維持在60~80%;氮?dú)饬髁靠刂圃?0~80sccm,真空 度維持在1. 8 X 1(T2~2. 0 X l(T2Pa;沉積膜層厚度控制在5~6 y m,沉積時(shí)間4~5小時(shí)。
[0051] 沉積CrN膜層后,于工件表面進(jìn)行S500的沉積Cr膜層的步驟。具體為,關(guān)閉氮 氣,維持S400中相同的Cr陰極靶放電狀態(tài),進(jìn)行純Cr層沉積,沉積膜厚控制在1~2 ym, 沉積時(shí)間1~1. 2小時(shí)。
[0052] 上述膜層制備后,關(guān)閉弧源、靶負(fù)壓等,保持最后沉積狀態(tài)下的真空度,爐膛內(nèi)保 持2小時(shí)。冷卻后,開(kāi)爐,取出工件。
[0053] 之后開(kāi)始進(jìn)行S600的對(duì)工件表面激光刻蝕的步驟。
[0054] 本步驟中采用光纖激光器對(duì)制備的多層膜樣品進(jìn)行表面刻蝕,其中光纖激光器采 用波長(zhǎng)為l〇24nm的紅外,激光功率為20~50W。
[0055] 其中,激光刻蝕步驟包括S610的第一激光刻蝕和S620的第二激光刻蝕。
[0056] S610的第一激光刻蝕步驟具體為,采用光纖激光對(duì)涂層進(jìn)行大尺度加工,其中激 光掃描速度控制100~150mm/s,空跳3000~3500mm/s,Q頻20~30Hz,Q釋放5~10yS, 電流控制量占比60~80%;加工圖案設(shè)計(jì)為頂點(diǎn)連接的第一正方形,設(shè)計(jì)邊長(zhǎng)尺度50~ 80 ym,第一正方形內(nèi)部填充2個(gè)小正方形,分別為第二正方形和第三正方形,其中,第二正 方形和第三正方形的設(shè)計(jì)邊長(zhǎng)尺度分別15~20、35~50 y m,圖案結(jié)構(gòu)如圖2所示。此時(shí)控 制較大輸出功率,激光能量控制在30~50W。加工過(guò)程控制1次,刻蝕深度在30~50 ym。
[0057] S620的第二激光刻蝕步驟具體為,進(jìn)一步降低激光器的能量輸出,控制電流占比 至30~40 %,激光掃描速度控制300~600mm/s,對(duì)S610的第一激光刻蝕過(guò)程實(shí)現(xiàn)的高 能量刻蝕織構(gòu)做進(jìn)一步優(yōu)化,快速修整織構(gòu)的邊緣。加工過(guò)程控制2次。加工路線(xiàn)控制同 S610〇
[0058] 本發(fā)明可提高材料表面的抗沖蝕、耐摩擦等多項(xiàng)性能,具體參數(shù)如下:
[0059] 1、疏水
[0060]a)靜態(tài)接觸角由60°提高到130°,滾動(dòng)角為27°,材料表現(xiàn)出疏水特性。
[0061] b)處理材料表面的覆冰量比同條件下的基體降低10