含氟纳米基膜涂层技术
材料：用作基膜表面处理的材料是含氟高分子功能材料，它是一种表面活性剂，人工合成。
表面处理：又称错位异构（基膜）技术，旨在对一些要求改善耐磨、抗粘、疏水等性能的表面，在其上面构建多功能单分子纳米膜，提高其强度、可靠性和耐久性。
技术原理：利用含氟高分子功能材料，通过离子吸附作用（图一，也叫化学吸附），对材料表面缺陷、微裂纹进行填补修复，构建一层与表面轴向一致的锯齿状、结合力强、单分子林穆尔结构、纳米尺度的特异多功能保护膜。该膜在物体表面固化后，赋予被处理表面优良的疏水性、化学稳定性、热稳定性、低表面能、低摩擦系数等系列性能，防止接触面的氧化和磨损。保护膜的厚度约30-70 Å (3-7纳米)
通过电子显微镜和X光衍射，对基膜处理前后的金属表层研究表明，金属的位错结构没发生变化，即金属的位错分布和密度是一致的。与此同时，在经过摩擦后，相对未做基膜处理的金属表面，基膜化金属表面的表层结构碎片和晶格畸变要低得多。这表明，基膜处理对摩擦过程起到了积极影响，基膜化表面比非基膜化表面具有更加优越的耐摩擦性能：在接触区具有优越的抗氧化性和抗疲劳性（非基膜化表面具有粘合性） 。
该保护膜具有低表能、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀、抗粘附、防辐射、杀菌性、保持附着润滑油、防水疏水等特性；可抑制微孔裂纹扩大趋势，避免集中应力和形成破坏核心，大幅度提高材料的表面强度。
表面处理方法简单环保。具体是：将含氟表面活性剂制成溶液，采用不同方法（通用法、气溶法、热法、超声波法），进行表面涂层。或者采用工作介质—乳化润滑油，此时的润滑油，除了本身的作用外，还起到将含氟表面活性剂送达摩擦表面的作用。
处理过程：1）、工件预处理，清除工件表面油污（脱油脱脂）；2）、涂膜，采用溶液浸泡的方式，附加超声或加热（不超过50度）；3）固化，在烘箱里对涂膜后固化，温度不超过120度。整个过程不超过3小时。
含氟纳米基膜涂层性能
1.稳定性
（1）热稳定性。含氟纳米基膜能在-200℃至450℃条件下不发生分解，瞬时耐温可达700℃。这保证了金属在较宽的温度范围内使用时，含氟纳米基膜的性能不会发生较大的变化。
（2）化学稳定性。可在酸、碱、强氧化介质等特殊应用体系中稳定有效地发挥其作用，不会与体系中的介质发生反应或分解。这保证了材料在与复杂的介质接触时，含氟纳米基膜的性能不会发生较大的变化，同时使材料表面耐腐蚀性大大提高。
（3）稳定的不溶性。高的化学稳定性就意味着高的化学惰性，含氟纳米基膜不溶于各类溶剂与表面活性剂中，并可应用于几乎所有溶液配方体系中。这保证了在复杂的溶剂体系中含氟纳米基膜的性能不会发生较大变化。
2.低表面能、抗粘性
由于含氟纳米基膜中有较多氟原子，因此获得了含氟聚合物的低表面能特性。经过含氟纳米基膜表面处理后，大大减少材料的表面能，大约减少1000-10000倍。对金属而言，其表面能从3000-5000mN/m减少到2-4mN/m，可防止分子水平上的接触性相互作用，从而避免摩擦过程中的粘着磨损。大大降低摩擦系数，从而提高负载零件的耐磨损性，与未经处理的表面相比，摩擦系数降低约10倍，静止动量降低10000倍。同时由于低表面能，材料表面获得了水分、霉菌无法附着的特性。
3.低摩擦系数及润滑性
一方面，含氟纳米基膜具有低摩擦系数的特性（图三）；另外，含氟纳米基膜呈螺旋形“锁住”附着在材料表面的润滑介质（图四），防止润滑油在表面上流失，避免润滑剂的超临界位移（“干”摩擦），因此可以使材料表面获得优异的润滑性，减少了材料摩擦时由于启动时发生干摩擦对润滑介质的损耗（见图2），提高切割工具和零件的耐磨损性。此外，可降低金属对润滑介质的催化效应，防止润滑介质异构和聚合。
图三、上海交大：摩擦系数测试结果 图四、 纳米保护膜林穆尔结构示意图
1. 含氟聚合物 2. 润滑介质 3. 材料表面
图五. 在基膜涂层表面上，油滴能立住，而在未经基膜涂层处理的表面上，油滴会流走。
图片展示的是上油后4小时的情况。基膜涂层采用了基膜液启俄-05。
由于材料表面获得了润滑性，不仅提高了材料的耐磨性，同时使得一些经过处理的金属刀具加工对象获得更加光滑的加工面。
4.耐磨损性
预防摩擦过程中接触面微创。在含氟纳米基膜表面处理时，由于基膜液的高渗透能力（离子吸附作用），含氟聚合物填补修复表面细微缺陷（孔）和裂纹，使它们脱气，从而消除了材料脆化（氢脆），降低金属表层脆性，抑制微孔裂纹扩大趋势，避免集中应力和形成破坏核心，大大提高材料的强度和耐磨损性（图六）。
图图六、 材料表面磨损随时间变化的关系图
5.膜的自修补性
含氟纳米聚合物膜是根据固体表面释放自由电子的强弱进行移动和分布的。
越是被磨损的部位，释放的自由电子越多，对氟碳分子的吸附力越强。
由于固体表面摩擦的不均匀性，当某一部位过度摩擦导致磨损时，原来吸附在磨损物上的氟碳分子会随磨损物流失一部分。
受磨损部位会释放更多的自由电子，从而将其它部位的氟碳分子迅速吸附过来一部分，形成新的均匀的氟碳涂层，完成了自动修复功能（见图3、图4）。
这种性能保证了含氟纳米基膜能够有效长期的对材料表面发挥作用。结合材料表面获得润滑性，一般可以延长金属使用寿命5~7倍。
含氟纳米基膜涂层效果
1.提高产品的使用寿命和可靠性；
2.提高厂家产品的竞争能力；
3.降低设备维护保养成本；
4.降低质保期内投诉数量；
5.降低电能消耗；
6.减少生产占地；
7.减少用工数量。
世界工业发展趋势表明，提高金属制品及其它材料制品的使用寿命，可以达到经济和环保双重效应，大大降低制造成本，因为企业的经济利益不仅仅来自于采购材料数量的减少，还来源于材料处理（成为废料、废渣、回收）成本降低。
产业化应用涉及的领域
应用案例1.
应用案例2.
应用案例3.
应用案例4.
应用案例5.