專利名稱：提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)的基體表面，屬于涂層與基體界面結(jié)合的設(shè)計技術(shù)。
背景技術(shù)：
涂層與基體間的界面結(jié)合強度是涂層最重要的性能之一。涂層的材料與厚度、基體的材料與硬度、及基體的表面粗糙度和表面化學處理等因素對涂層與基體間的界面結(jié)合強度存在一定的影響。
涂層和基體之間的良好結(jié)合是涂層實現(xiàn)其自身功能作用的首要條件。目前，為了獲得更好的表面結(jié)合強度，通常對基體表面進行處理使其具有適當?shù)谋砻娲植诙?，盡可能擴大基體表面的有效接觸面積，進而提高基體表面單位面積上的涂層結(jié)合力。櫛孔扇貝是長期生活在海洋中的天然生物，經(jīng)過千百年的進化形成了優(yōu)異的結(jié)構(gòu)與功能。其中，櫛孔扇貝棱柱層表面的獨特結(jié)構(gòu)有利于其角質(zhì)層與棱柱層良好的結(jié)合，以抵抗外界腐蝕，達到保護自身的目的。因此，櫛孔扇貝獨特優(yōu)異的棱柱層表面結(jié)構(gòu)成為研究基體表面具有適當粗糙度的良好的仿生對象。對基體表面進行結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計，為提高涂層與基體的界面結(jié)合強度提供了一種嶄新的仿生設(shè)計思路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)的基體表面，本發(fā)明能提高涂層與基體界面的結(jié)合強度。本發(fā)明以櫛孔扇貝獨特的棱柱層表面結(jié)構(gòu)為仿生研究對象，提取其特有的幾何結(jié)構(gòu)特征，并將其應(yīng)用于基體表面的結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計。本發(fā)明之表面結(jié)構(gòu)是由扇形結(jié)構(gòu)單元排列而成，扇形結(jié)構(gòu)單元符合下述公式h=asin ( 0/2)/cot ( P/4)；其中0 G (0. I。，3.5。)，3 G (O。，180。)，aG (0，10)mm，h 不大于0. 3mm ；其中，0 I是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的放射角；0 2是相鄰兩個扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的間隔(0 0 2= 9 ) ； ^是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的圓心角；h是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的高度^是扇形結(jié)構(gòu)單元所對應(yīng)的外切正方形邊長。所述扇形結(jié)構(gòu)單元應(yīng)用于基體表面的排列方式是扇形結(jié)構(gòu)單元中心放射式排列方式，扇形結(jié)構(gòu)單元順時針旋轉(zhuǎn)排列方式，扇形結(jié)構(gòu)單元交叉排列方式，扇形結(jié)構(gòu)單元平行排列方式及扇形結(jié)構(gòu)單元線性排列方式。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明擴大了涂層與基體表面的有效接觸面積，且有利于涂層與基體表面處于良好的機械結(jié)合狀態(tài)，進而提高了涂層與基體的界面結(jié)合強度。


圖I、圖2和圖3為仿生單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為扇形結(jié)構(gòu)單元中心放射式排列方式示意圖。圖5為扇形結(jié)構(gòu)單元順時針旋轉(zhuǎn)排列方式示意圖。圖6為扇形結(jié)構(gòu)單元交叉排列方式示意圖。圖7為扇形結(jié)構(gòu)單元平行排列方式示意圖。圖8為扇形結(jié)構(gòu)單元線性排列方式示意圖。
具體實施例方式請參閱圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明之表面結(jié)構(gòu)是由扇形結(jié)構(gòu)單元排列而成，扇形 結(jié)構(gòu)單元符合下述公式h=asin ( 0/2)/cot ( P/4)；其中0 G (0. I。，3.5。)，3 G (O。，180。)，aG (0，10)mm，h 不大于0. 3mm ；其中，0 I是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的放射角；0 2是相鄰兩個扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的間隔(0 e 0 2= 9 ) ; ^是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的圓心角；h是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的高度；a是扇形結(jié)構(gòu)單元所對應(yīng)的外切正方形邊長。實施例I :本實施例是四個扇形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個分布單元，扇形結(jié)構(gòu)單元以放射點為中心，向四周放射排列，如圖4所示，整個基體表面由有限個分布單元構(gòu)成。實施例2:本實施例是四個扇形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個分布單元，扇形結(jié)構(gòu)單元以放射點為起點，按順時針旋轉(zhuǎn)排列，如圖5所示,整個基體表面由有限個分布單元構(gòu)成。實施例3 本實施例是四個扇形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個分布單元，其中兩個扇形結(jié)構(gòu)單元為一組，且呈對角線同向排列，兩組呈交叉排列方式，如圖6所示，整個基體表面由有限個分布單元構(gòu)成。實施例4 本實施例是四個扇形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個分布單元，其中兩個仿生扇形結(jié)構(gòu)單元為一組，且以放射點為聚集點呈平行方式排列，兩組呈平行排列，如圖7所示，整個基體表面由有限個分布單元構(gòu)成。實施例5:本實施例是扇形結(jié)構(gòu)單元直接呈線性排列，如圖8所示，整個基體表面由有限個仿生扇形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)，其特征在于其表面結(jié)構(gòu)是由扇形結(jié)構(gòu)單元排列而成，扇形結(jié)構(gòu)單元符合下述公式h=asin(Θ/2)/cot(β /4)； 其中 Θ e (O. I。，3.5。)，β e (O。，180。)，ae (O, 10)mm，h 不大于 0.3mm; 其中，θ !是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的放射角；Θ 2是相鄰兩個扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的間隔(Θ e Θ 2= θ ) ； ^是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的圓心角；h是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的高度；a是扇形結(jié)構(gòu)單元所對應(yīng)的外切正方形邊長。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述扇形結(jié)構(gòu)單元是中心放射式排列或順時針旋轉(zhuǎn)排列或交叉排列或線性排列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高涂層與基體界面結(jié)合強度的仿生基體表面結(jié)構(gòu)，其是由扇形結(jié)構(gòu)單元排列而成，扇形結(jié)構(gòu)單元符合h=asin(θ/2)/cot(β/4)；其中θ∈(0.1°, 3.5°)，β∈(0°, 180°)，a∈(0, 10)mm，h不大于0.3mm；其中，θ1是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的放射角；θ2是相鄰兩個扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的間隔(θ1=θ2=θ)；β是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的圓心角；h是扇形結(jié)構(gòu)單元放射肋的高度；a是扇形結(jié)構(gòu)單元所對應(yīng)的外切正方形邊長；所述扇形結(jié)構(gòu)單元應(yīng)用于基體表面的排列方式是扇形結(jié)構(gòu)單元中心放射式排列，扇形結(jié)構(gòu)單元順時針旋轉(zhuǎn)排列，扇形結(jié)構(gòu)單元交叉排列，扇形結(jié)構(gòu)單元平行排列及扇形結(jié)構(gòu)單元線性排列。本發(fā)明擴大了涂層與基體表面的有效接觸面積，且有利于涂層與基體表面處于良好的機械結(jié)合狀態(tài)，進而提高了涂層與基體的界面結(jié)合強度。
文檔編號B05D3/00GK102794258SQ20121028253
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月5日
發(fā)明者馬云海, 王智芹, 佟金, 閆志峰, 王寶剛, 羅杰, 李建橋, 陳東輝, 孫霽宇 申請人:吉林大學