[发明专利]一种植入碳纤维的高硬度表面微结构及其制备方法与装置

摘要

本发明公开了一种植入碳纤维的高硬度表面微结构及其制备方法与装置。现有高硬度表面使用寿命有待提高。本发明植入碳纤维的高硬度表面微结构，在每个仿生微结构的中心倒圆台凹坑内都焊接有碳纤维倒圆锥。本发明微结构的制备方法：用单点金刚石压印刀压印仿生微结构组，然后在仿生微结构组的每个中心倒圆台凹坑内焊接碳纤维倒圆锥。本发明微结构制备装置，包括振动单点金刚石压印仪器、单点金刚石压印刀、振动单点金刚石焊接仪器和金刚石焊接刀具；振动单点金刚石压印仪器包括单点金刚石三维驱动机构和激振器一；振动单点金刚石焊接仪器包括单点金刚石三维驱动机构和激振器二。本发明能提高高硬度表面的硬度、强度、耐磨性和精度。

主权项

1.一种植入碳纤维的高硬度表面微结构，包括仿生微结构组，m个仿生微结构组在高硬度表面等距布置，m≥4；每个仿生微结构组由等距布置的n列仿生微结构组成，n≥10；其特征在于：还包括碳纤维倒圆锥；所述的仿生微结构由中心倒圆台凹坑和位于中心倒圆台凹坑外沿的弧形面组成；中心倒圆台凹坑的母线与中心轴线的夹角θ满足42.5°≤θ≤47.5°，中心倒圆台凹坑的高度h满足0.05mm≤h≤0.1mm；中心倒圆台凹坑的最大直径D满足0.1mm≤D≤0.3mm，最小直径d满足0.03mm≤d≤0.06mm；同个仿生微结构组的相邻中心倒圆台凹坑的中心距L₁均相等，且满足0.5mm≤L₁≤1.5mm；不同仿生微结构组中位于同一列的中心倒圆台凹坑的间距L₂均相等，且满足0.4mm≤L₂≤0.6mm；每一个中心倒圆台凹坑内都焊接有碳纤维倒圆锥；碳纤维倒圆锥的侧壁厚度S满足0.01mm≤S≤0.02mm，高度T＝h；碳纤维倒圆锥的顶面整个圆周上分布有一体成型的若干碳纤维丝，碳纤维丝的长度小于0.5h。/n