耐磨—防腐超疏水表面電沉積制備及性能研究.pdf

1、大多超疏水表面的微納米結(jié)構(gòu)存在一個嚴(yán)重的缺陷，那就是表面的機(jī)械性能很弱。由于其表面結(jié)構(gòu)的脆弱，常常會因?yàn)橥饬Φ臎_擊或外界的摩擦等機(jī)械作用而受到破壞，致使失去超疏水性。目前亟待解決的就是制備出機(jī)械性能高的微納米雙層結(jié)構(gòu)，使其硬度大，韌性高，附著性好，以提高表面的耐磨性能。本文利用電沉積鍍層的高硬度、高韌性、強(qiáng)附著力等特點(diǎn)來解決超疏水表面的機(jī)械性能弱的問題。
　　本文采用硫酸銅鍍銅的方法，先找到在銅基上制備微納米粗糙結(jié)構(gòu)銅鍍層的方法，

2、然后再應(yīng)用于鋁和鎳鉻不銹鋼基體上。首先，在銅基上調(diào)節(jié)電沉積條件找到了制備微米級銅結(jié)晶顆粒鍍層的鍍液配方和工藝條件為:電沉積溶液中CuSO4含量為0.5mol/L，Cl-離子濃度為0，陰極電流密度0.06A/cm2，電沉積溶液溫度80℃，鍍液pH2.00，電沉積工作時間60 min。電沉積得到的鍍層表面上銅結(jié)晶集結(jié)成離散的微小球狀顆粒，直徑約為10μm，并且顆粒之間存在微小的溝壑和小孔，微孔最大的直徑約為10μm，微球和微孔進(jìn)而構(gòu)成微米級

3、的粗糙表面。該方法對環(huán)境友好，無需任何添加劑，不會產(chǎn)生銅離子絡(luò)合物而污染環(huán)境，操作方法簡單。其次，在室溫下分別用三種不同方法對鍍層進(jìn)行后處理，然后用氟硅烷修飾均得到了超疏水表面。①經(jīng)過酸化后處理，在鍍層表面上得到了納米級鱗片狀結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過氟硅烷修飾后，水滴在其表面的接觸角高達(dá)158.1°，由于酸化后處理在鍍層表面引入了大量的氯離子，從而加快了表面的腐蝕;②將鍍層浸入過硫酸鉀和氫氧化鈉溶液氧化20min，鍍層表面就構(gòu)建了Cu(OH)2納米

4、條/CuO微球的微納米雙層結(jié)構(gòu)，經(jīng)氟硅烷修飾后表面接觸角為158.3°，此表面有很好的耐蝕性能，緩蝕效率高達(dá)98.1％。但由于表面上的Cu(OH)2納米條/CuO微球的機(jī)械性能很弱，使表面很容易留下指紋印記。③將鍍層浸入銅氨溶液氧化15min后，在鍍層微球上出現(xiàn)納米級的凹坑，經(jīng)氟硅烷修飾后表面接觸角達(dá)到156.6°。經(jīng)測試該超疏水表面有很好的耐腐蝕和耐磨性能，緩蝕效率達(dá)到87.3％，表面硬度為4H。最后，對鋁基和不銹鋼進(jìn)行相應(yīng)的鍍前預(yù)處