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专利摘要

本发明公开了一种通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，是先利用激光刻蚀技术对聚酰亚胺/高分子量聚乙烯表面进行图形织构化处理，使聚酰亚胺/高分子量聚乙烯表面形成微观粗糙结构，再利用不锈钢膜遮盖聚酰亚胺/高分子量聚乙烯表面，并采用Mevva‑V·Ru真空电弧离子源离子在聚酰亚胺/高分子量聚乙烯表面图形外区域注入金属元素或非金属元素，获得低摩擦学性能的改性聚酰亚胺/高分子量聚乙烯。改性聚酰亚胺/高分子量聚乙烯的摩擦系数降低至0.3~0.1，具有优异的摩擦性能，更小的磨损和更长的寿命，可用于航空/航天、机车、汽车和精密机械等领域。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202011364089.1
申请日期:
2020-11-27
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C14/20;C23C14/04;C23C14/48
发明/设计人:
张斌，贾倩，张俊彦，王宏刚，高凯雄
权利要求: 1.通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，具体工艺如下：（1）将聚酰亚胺/高分子量聚乙烯和不锈钢板分别在去离子水中超声清洗10~15 min，重复2~4次，去除表面的污染物；（2）将清洗后的不锈钢板放入光刻加工系统，对不锈钢板进行图形化织构处理；（3）将经过图形化织构处理的不锈钢板和聚酰亚胺/高分子量聚乙烯放入真空室，并真空抽至1×10-4Pa；并用经过图形化处理的不锈钢板作为掩膜遮盖聚酰亚胺/高分子量聚乙烯表面；真空腔中预先安置了金属或非金属靶材作为离子注入材料；（4）打开电弧电源，调节电流15~45 A，占空比为48%，产生束电流密度为0.27~0.48 A/100 cm2·s，控制加速电压-20 kV，频率1~5 Hz；采用真空电弧离子源注入金属元素或非金属元素，注入时间120~400s，待腔体冷却后取出，即得改性聚酰亚胺/高分子量聚乙烯。2.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：不锈钢板的厚度为2~3 mm。3.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：所述金属靶材为Mo靶、Ti靶、Al靶。4.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：所述非金属靶材为B靶或C靶。5.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：真空电弧离子源采用Mevva-V.Ru真空电弧离子源。6.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：电弧电源采用直流脉冲弧电源。7.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：织构化图形为交错排列的圆孔形，且孔直径50μm，孔中心距离1 mm。8.如权利要求1所述通过表面刻蚀覆膜金属离子注入改善聚酰亚胺/高分子量聚乙烯摩擦学性能的方法，其特征在于：图形化织构为交错排列的等边三角形，等边边长为100μm，中心距离1 mm。