本發(fā)明屬于表面改性及軸承潤滑領(lǐng)域，具體涉及一種軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著納米測試技術(shù)的不斷進(jìn)步，借助現(xiàn)代微/納米測試技術(shù)以及分子動力學(xué)模擬技術(shù)，研究表明，經(jīng)典流體力學(xué)和潤滑力學(xué)理論中流固界面無滑移的假設(shè)并不總是成立，邊界滑移在許多情況下確實可能發(fā)生，固液界面滑移可以減小表面摩擦阻力。壁面滑移的存在為流體動力潤滑軸承的設(shè)計提供了新的思路：通過對軸承表面微觀形貌及潤濕性的設(shè)計，增加流固界面的滑移以減小高剪切率下的速度梯度，達(dá)到減小軸承流體內(nèi)摩擦阻力的目的。

潤濕性差的表面即疏水表面使得固體表面與流體分子間的作用力減弱，從而使得能夠平衡流體流動帶來的剪切力的固液界面的極限剪應(yīng)力減小，更有利于發(fā)生邊界滑移。因此，實現(xiàn)界面滑移的有效方法是構(gòu)造疏水表面。表面疏水性主要由表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定，因此構(gòu)造疏水/超疏水表面通過以下兩種思路實現(xiàn)：一是在低表面能疏水材料表面構(gòu)造多級微觀粗糙結(jié)構(gòu)；二是對多級微觀粗糙表面進(jìn)行低表面能處理。

目前，金屬疏水/超疏水表面一般通過以下途徑實現(xiàn)：

(1)利用化學(xué)腐蝕法或可控?zé)嵫趸ㄔ诮饘俦砻嫔山饘傺趸锛{米結(jié)構(gòu)，通過低表面能處理實現(xiàn)超疏水。該方法存在的主要問題是疏水表面的強(qiáng)度差，表現(xiàn)在輔助修飾低表面能的氟化膜往往穩(wěn)定性差、壽命短，也表現(xiàn)在實現(xiàn)超疏水所需要的二級納米結(jié)構(gòu)在基底附著強(qiáng)度差，容易遭到破壞，特別是對于存在接觸摩擦的軸承潤滑領(lǐng)域，由于疏水表面極易遭到破壞從而失去疏水性。

(2)在微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上生成納米結(jié)構(gòu)，然后修飾低表面能物質(zhì)，比如，首先制備有序微米結(jié)構(gòu)陣列，然后在金屬微米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上生長ZnO納米結(jié)構(gòu)。該方法通過多級粗糙結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)表面的超疏水從而實現(xiàn)大的界面滑移。但是該方法同樣存在低表面能修飾層穩(wěn)定性差的問題，同時還存在納米二級結(jié)構(gòu)與基底結(jié)合強(qiáng)度差的問題。另外，對于軸瓦內(nèi)表面這種內(nèi)曲表面微結(jié)構(gòu)陣列的加工也存在困難。

(3)通過精確復(fù)雜的飛秒激光技術(shù)改變金屬表面形貌及化學(xué)特性，可以直接制備出超疏水的納米金屬表面，而不需要任何化學(xué)涂層，可長期保持疏水性。但是飛秒激光串行加工的工藝本質(zhì)決定了其低效率、高成本，不適合大面積推廣。

因此，探索簡單易行的低成本金屬表面耐磨疏水表面制備方法是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法，解決了現(xiàn)有金屬疏水滑移表面制備方法中存在的強(qiáng)度不足以及成本高難以大面積推廣的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟4，以氟硅烷納米粒子懸濁液為低表面能修飾材料對步驟3制備的粗糙表面進(jìn)行修飾，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1具體參數(shù)為：以軸瓦內(nèi)表面作為為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為5～30％NaNO₃和5～30％NaCl，電流密度10～50A/dm²，電壓3～10V，電極間隙5～40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為50～100W，待加工表面浸入電解液深度5～15mm；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)。

步驟2具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工；通過超聲攪拌、加工得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具。

步驟2.1中柔性絕緣膜采用厚度為0.05～0.2mm的聚酰亞胺膜。

步驟2.1中紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列的工藝參數(shù)：速度：10～30mm/s，激光有效功率：1～3W，頻率：20KHz。

步驟2.1中掩膜微細(xì)電解加工：電解液為10～40％NaCl，電流密度5～20A/dm²，電壓1～5V，電極間隙20～50mm。

步驟2.1中超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率30～60W，待加工表面浸入電解液深度1～5mm。

步驟2.2中電解參數(shù)為：電解液10～40％NaCl，電流密度10～50A/dm²，電壓3～10V，電極間隙5～40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為100～300W，待加工表面浸入電解液深度5～30mm。

步驟3的具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為60～90℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在100～160℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到190～230℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動2～3次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，160～180℃下保持1.5～3h，隨箱冷卻至室溫。

步驟4具體步驟為：

步驟4.1，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：0.5～2：5～15。

步驟4.2，將步驟4得到的氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)5～20min，150℃烘烤10～30min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法，對金屬基底材料適用性更廣，制備方法簡單，成本低，適用于大規(guī)模應(yīng)用。具體表面在以下幾個方面：

(1)微細(xì)電解加工適用于導(dǎo)電材料，超聲輔助加工是通過流體對表面的高頻高壓機(jī)械撞擊作用實現(xiàn)，因此制備多級結(jié)構(gòu)的方法對金屬基底材料適用性強(qiáng)；

(2)采用柔性掩蔽膜進(jìn)行掩膜電解加工制備有序微結(jié)構(gòu)的方法適用于內(nèi)曲表面；

(3)微細(xì)電解加工的掩蔽膜及滾壓進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移的滾壓模具均可以重復(fù)利用，因此工藝成本低，有利于大規(guī)模應(yīng)用；

(4)疏水涂料粒子可以形成更小一級的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)疏水滑移特性；

(5)所述制備有序微米結(jié)構(gòu)的掩膜微細(xì)電解加工、制備二級粗糙結(jié)構(gòu)的超聲輔助陽極溶解方法及低表面能修飾均為并行處理工藝，高效、簡單、易行，適用于大面積制備。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；具體為：以軸瓦內(nèi)表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為5～30％NaNO₃和5～30％NaCl，電流密度10～50A/dm²，電壓3～10V，電極間隙5～40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為50～100W，待加工表面浸入電解液深度5～15mm；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨，使模具表面粗糙度Ra≤0.3，然后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：柔性絕緣膜采用厚度為0.05～0.2mm的聚酰亞胺膜，首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列，工藝參數(shù)：速度：10～30mm/s，激光有效功率：1～3W，頻率：20KHz；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工，電解液為10～40％NaCl，電流密度5～20A/dm²，電壓1～5V，電極間隙20～50mm；通過超聲攪拌增強(qiáng)電解過程的傳質(zhì)，超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率30～60W，待加工表面浸入電解液深度1～5mm，得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具；電解參數(shù)為：電解液10～40％NaCl，電流密度10～50A/dm²，電壓3～10V，電極間隙5～40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為100～300W，待加工表面浸入電解液深度5～30mm。

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為60～90℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在100～160℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到190～230℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動2～3次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，160～180℃下保持1.5～3h，隨箱冷卻至室溫；

步驟4，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：0.5～2：5～15。

將氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)5～20min，150℃烘烤10～30min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

本發(fā)明軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜的制備方法，其特征表現(xiàn)在：

(1)通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

(2)掩膜電解加工中的掩蔽膜為紫外激光加工了微結(jié)構(gòu)陣列圖形的柔性絕緣膜，該掩蔽膜可以重復(fù)利使用，并適用于內(nèi)曲表面掩膜電解加工；

(3)通過滾壓將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到膠膜表面；

(4)通過偶聯(lián)劑提高膠膜在軸瓦內(nèi)表面的結(jié)合力；

(5)所采用的低表面能修飾材料是由不同粒徑的耐磨納米二氧化硅粒子浸入氟硅烷乙醇溶液形成的懸濁液；

(6)所述低表面能修飾用懸濁液涂覆在具有二級微結(jié)構(gòu)的金屬基底表面后，納米粒子會散布在基底表面及微孔隙中，并經(jīng)過溶劑蒸發(fā)后及烘烤處理后會附著在基底高低不平的表面形成多級微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

(7)與常規(guī)砂紙粗化方法相比，超聲輔助陽極氧化的粗化方法制備的粗糙結(jié)構(gòu)更均勻，降低了由于部分粘結(jié)強(qiáng)度不足導(dǎo)致疏水膜失效的機(jī)率。

實施例1

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；具體為：以軸瓦內(nèi)表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為5％NaNO₃和10％NaCl，電流密度40A/dm²，電壓7V，電極間隙20mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為100W，待加工表面浸入電解液深度10mm；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨，使模具表面粗糙度Ra≤0.3，然后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：柔性絕緣膜采用厚度為0.05mm的聚酰亞胺膜，首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列，工藝參數(shù)：速度：20mm/s，激光有效功率：2W，頻率：20KHz；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工，電解液為10％NaCl，電流密度20A/dm²，電壓1V，電極間隙50mm；通過超聲攪拌增強(qiáng)電解過程的傳質(zhì)，超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率30W，待加工表面浸入電解液深度1mm，得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具；電解參數(shù)為：電解液10％NaCl，電流密度20A/dm²，電壓7V，電極間隙5mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為100W，待加工表面浸入電解液深度5mm。

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為60℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在100℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到190℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動2次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，180℃下保持1.5h，隨箱冷卻至室溫；

步驟4，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：1.5：5。

將氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)5min，150℃烘烤30min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

實施例2

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；具體為：以軸瓦內(nèi)表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為10％NaNO₃和20％NaCl，電流密度50A/dm²，電壓5V，電極間隙5mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為80W，待加工表面浸入電解液深度5mm；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨，使模具表面粗糙度Ra≤0.3，然后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：柔性絕緣膜采用厚度為0.2mm的聚酰亞胺膜，首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列，工藝參數(shù)：速度：10mm/s，激光有效功率：1W，頻率：20KHz；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工，電解液為20％NaCl，電流密度10A/dm²，電壓3V，電極間隙30mm；通過超聲攪拌增強(qiáng)電解過程的傳質(zhì)，超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率40W，待加工表面浸入電解液深度3mm，得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具；電解參數(shù)為：電解液20％NaCl，電流密度50A/dm²，電壓5V，電極間隙20mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為300W，待加工表面浸入電解液深度20mm。

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為70℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在120℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到200℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動2次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，170℃下保持2h，隨箱冷卻至室溫；

步驟4，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：1：8。

將氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)10min，150℃烘烤20min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

實施例3

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；具體為：以軸瓦內(nèi)表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為20％NaNO₃和30％NaCl，電流密度10A/dm²，電壓3V，電極間隙27mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為50W，待加工表面浸入電解液深度15mm；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨，使模具表面粗糙度Ra≤0.3，然后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：柔性絕緣膜采用厚度為0.1mm的聚酰亞胺膜，首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列，工藝參數(shù)：速度：30mm/s，激光有效功率：3W，頻率：20KHz；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工，電解液為30％NaCl，電流密度15A/dm²，電壓5V，電極間隙40mm；通過超聲攪拌增強(qiáng)電解過程的傳質(zhì)，超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率50W，待加工表面浸入電解液深度2mm，得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具；電解參數(shù)為：電解液30％NaCl，電流密度40A/dm²，電壓10V，電極間隙30mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為200W，待加工表面浸入電解液深度30mm。

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為80℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在140℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到230℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動3次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，160℃下保持3h，隨箱冷卻至室溫；

步驟4，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：1.5：12。

將氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)20min，150℃烘烤10min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。

實施例4

步驟1，通過超聲輔助陽極氧化在軸瓦內(nèi)表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)；具體為：以軸瓦內(nèi)表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，電解參數(shù)為：電解液為30％NaNO₃和5％NaCl，電流密度20A/dm²，電壓10V，電極間隙40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為20KHz，超聲功率為90W，待加工表面浸入電解液深度12m；通過以上工藝，在軸瓦內(nèi)表面生成整體上均勻的微觀粗糙結(jié)構(gòu)；

步驟2，通過掩膜電解加工和超聲輔助陽極氧化方法制備表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具；

具體步驟為：

步驟2.1，通過掩膜微細(xì)電解加工在模具表面加工有序微結(jié)構(gòu)，材料采用45#鋼，軸直徑φ25mm，包括以下步驟：(a)滾壓模具表面處理：經(jīng)過拋光打磨，使模具表面粗糙度Ra≤0.3，然后分別用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，然后烘干；(b)圖形化柔性絕緣掩蔽膜制備：柔性絕緣膜采用厚度為0.15m的聚酰亞胺膜，首先用酒精和去離子水對柔性絕緣膜進(jìn)行清洗并用壓縮空氣吹干；然后用紫外激光打標(biāo)機(jī)在柔性絕緣膜上加工微透孔陣列，工藝參數(shù)：速度：15m/s，激光有效功率：1.5頻率：20KHz；(c)將表面加工了微透孔陣列的柔性絕緣膜貼合在軸外表面作為微細(xì)電解加工陽極進(jìn)行掩膜微細(xì)電解加工，電解液為40％NaCl，電流密度5A/dm²，電壓2V，電極間隙20m；通過超聲攪拌增強(qiáng)電解過程的傳質(zhì)，超聲攪拌參數(shù)為：超聲頻率20KHz，超聲功率60W，待加工表面浸入電解液深度5mm，得到金屬表面有序微米結(jié)構(gòu)；

步驟2.2，通過超聲輔助陽極氧化進(jìn)行滾壓模具表面二級結(jié)構(gòu)制備：以表面制作了有序微米結(jié)構(gòu)的軸模具表面作為溶解陽極，在無掩蔽膜的條件下進(jìn)行加工，同時調(diào)控超聲參數(shù)進(jìn)行輔助加工，得到表面制備了多孔隙多級粗糙結(jié)構(gòu)的軸作為滾壓模具；電解參數(shù)為：電解液40％NaCl，電流密度30A/dm²，電壓3V，電極間隙40mm；超聲參數(shù)為：超聲頻率為40KHz，超聲功率為18W，待加工表面浸入電解液深度10mm。

步驟3，將膠膜貼合在步驟1處理后的軸瓦內(nèi)表面，并通過滾壓將步驟2得到的金屬滾壓模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

具體步驟為：

步驟3.1，依次用丙酮、酒精和去離子水清洗膠膜，然后用氮氣吹干后待用；

步驟3.2，在表面具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的金屬滾壓模具表面噴涂氟硅烷作為脫模劑；

步驟3.3，在溫度為90℃的條件下，在步驟1表面制備微觀粗糙結(jié)構(gòu)的軸瓦內(nèi)表面蒸鍍偶聯(lián)劑KH-550 30min，然后在160℃下烘烤40min，在軸瓦內(nèi)表面上得到均勻致密的偶聯(lián)劑薄層；

步驟3.4，將軸瓦置于恒溫箱中，加熱到22℃，保持30min；

步驟3.5，將膠膜鋪敷在軸瓦內(nèi)表面，用涂敷有脫模劑的滾壓模具在膠膜表面滾動3次，將模具表面的多級粗糙結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到膠膜表面；

步驟3.6，將敷有膠膜的軸瓦置于恒溫箱中，17℃下保持2.5隨箱冷卻至室溫；

步驟4，將無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅混合得到氟硅烷納米粒子懸濁液；其中無水乙醇、三乙氧基(-1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷和納米二氧化硅的質(zhì)量比為100：2：15。

將氟硅烷納米粒子懸濁液作為疏水涂料噴涂到具有多級粗糙結(jié)構(gòu)的膠膜表面，溶劑自然揮發(fā)15min，150℃烘烤17min，得到軸瓦內(nèi)表面耐磨疏水滑移功能膜。