带有微结构阵列的功能性表面由于其润湿性、生物相容性和减压耐磨等特殊的性能而被广泛应用于众多的科学领域中,其表面微纳织构的制作方法备受国内外研究者的关注。现有的微结构制作方法受制于加工工艺和掩膜制作方法的限制,仅适用于平面和规则的曲面上微结构的制作,而在复杂的不规则曲面上制作微结构阵列成为加工业的难题。对此,本文中提出以胶体粒子为掩膜并结合电沉积在工件表面上快速制作微坑阵列的工艺,以期解决不规则曲面工件表面掩膜贴合和微结构阵列制作问题。主要研究内容和结果如下:(1)数值仿真研究。建立胶体粒子掩膜电沉积制作微坑的仿真模型,并分别在一次、二次和三次电流密度下进行仿真模拟。仿真结果表明:受到电流密度分布的影响,在一次电流密度下得到的沉积层比较粗糙,且得到的微坑结构不规则;在二次电流密度下可得到平滑的曲面沉积层和圆形的微坑结构;三次电流密度仿真则可以得到近似平面的沉积层和圆形的微坑结构。(2)平面胶体粒子掩膜辅助电沉积实验。在平面工件表面采用电泳自组装方法制备胶体粒子掩膜,并以胶体粒子为掩膜进行电沉积。实验结果表明:采用电泳自组装可在平面工件表面得到胶体粒子掩膜,通过控制电泳的电压和时间可获得质量良好的胶体粒子掩膜;以胶体粒子为掩膜进行电沉积可在平面工件表面得到带有微坑阵列的镀层,微坑阵列的均匀性主要受到电沉积时间和电流密度的影响,采用适宜温度下加热处理的胶体粒子掩膜可显著提高微坑阵列的均匀性。(3)曲面胶体粒子掩膜辅助电沉积实验。在曲面工件表面采用界面转移法制备胶体粒子掩膜,并以胶体粒子为掩膜进行电沉积。实验结果表明:采用界面转移法可在圆柱工件表面制作胶体粒子掩膜,以胶体粒子为掩膜进行电沉积可在圆柱工件表面得到带有微坑阵列的镀层,微坑和镀层的质量主要受到圆柱工件曲率、电沉积时间和电流密度的影响。(4)微纳织构性能表征。对所得到的镀层的润湿性进行测量,以研究微坑阵列对镀层的润湿性能的影响。平面测试结果表明:在平面工件表面镀层的润湿特性受到微坑中心距L的影响,L=10μm时,镀层为疏水性表面,且疏水性随着微坑尺寸的增大而增强;L=1μm和5μm,镀层为亲水性表面,且亲水性随着微坑尺寸的增大而增强。曲面测试结果表明:镀层的疏水性受到圆柱基底曲率和微坑直径的影响,基底曲率越大,其疏水性越好;此外,镀层的疏水性随着微坑直径的先增大后减小。实验结果表明:借助胶体粒子为掩膜辅助电沉积技术,可在工件的平面和曲面表面有效地制作周期性微坑阵列,可显著改变金属零件表面性能。本文中所提出的采用胶体粒子为掩膜电沉积制备微坑阵列的工艺有望解决复杂曲面工件表面的微结构低成本、高效的加工难题。