【摘要】：在不銹鋼表面制備具有超疏水性能的涂層對拓寬不銹鋼的應用領域具有非常重要的意義。本文針對傳統(tǒng)在304不銹鋼表面采用氟硅烷類等有機物改性制備的超疏水涂層熱穩(wěn)定性差的問題,采用陰極電沉積和高真空處理相結合的方法分別在304不銹鋼表面制備了具有熱穩(wěn)定性的Ce O_2和La_2O_3超疏水涂層,研究了涂層的制備中電解液成分、沉積時間和沉積溫度對涂層表面形貌、物相成分及疏水性能的影響,并探究了涂層的形成機制和和耐熱、耐久性能。研究發(fā)現(xiàn),電解液中添加H_2O_2對于提高Ce O_2的疏水性能至關重要,隨著添加H_2O_2比例的增加Ce O_2涂層表面的接觸角逐漸增加到150.3°±2.2°,Ce Cl_3和La Cl_3濃度的增加并不能提高涂層的水接觸角,沉積溫度對Ce O_2和La_2O_3涂層的表面形貌以及疏水性能有較大影響,提高沉積溫度可明顯改善Ce O_2涂層的形貌及疏水性能,直到增加沉積溫度為55℃時涂層的疏水性能下降,而沉積溫度的提高對于La_2O_3涂層的制備是不利的,沉積溫度為45℃和55℃時304不銹鋼基體表面有很多地方未沉積涂層。實驗還發(fā)現(xiàn)最佳沉積時間為30min,繼續(xù)增加沉積時間不能提高Ce O_2和La_2O_3涂層的疏水性能。分別對304不銹鋼表面制得的Ce O_2和La_2O_3涂層進行了耐熱性能測試,Ce O_2和La_2O_3涂層均能在200℃下加熱處理30min后保持良好的疏水性能,在250℃下加熱30min后涂層失去疏水性能,將涂層重新進行真空處理后,涂層可完全或恢復絕大部分疏水性能。分別對制得的La_2O_3和Ce O_2涂層進行了膠帶粘貼撕拉實驗測試其耐久性能,對于Ce O_2涂層,經(jīng)過3次撕拉實驗后,接觸角基本保持不變,撕拉10次后接觸角逐漸下降到125°,仍然具有疏水性能。對于La_2O_3涂層,隨著膠帶的撕拉次數(shù)增加,涂層的疏水角逐漸降低,撕拉5次后涂層的水接觸角降低為121°。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

圖 1-2 液體滴在粗糙表面的不同狀態(tài)[12]a) wenzel 模型；b) Cassie-Baxter 模型Wenzel 理論中假設液體與固體表面接觸時，液體完全滲入到糙結構中，如圖 1(a)所示。達到熱力學平衡時，固體表面的給定表面的粗糙因子之間存在線性關系如：

假設給定的水-固體界面的面積分數(shù)數(shù)為 1-f，對于空氣而言與固體表面接觸角為的表觀接觸角 θc可表示為：cosθc= f(1+cosθ)-1 坦的固體表面的本征接觸角，因此，對于固體表面，表觀接觸角(θc)僅與固體所占的疏水表面，固體部分的貢獻應該盡可能小固體材料。研究發(fā)現(xiàn)荷葉表面具有微米級分布有納米級的凸起結構，這種微米/納米自潔表面是非常重要的[19]。單一的微米或上產(chǎn)生接觸角滯后，即使在 Cassie-Baxter 類似于荷葉表面的疏水狀態(tài)只是 Cassie-Ba蓮花”狀態(tài)。在實際的疏水表面，Wenzel 和狀態(tài)[12]，如圖 1-3 所示，當表面以特定角動。

圖 1-4 304 不銹鋼超疏水表面的 SEM 圖片[20]Boccaccini[21]等人利用 HF 或 HCl 刻蝕 316L 不銹鋼表面，并用面改性相結合的方法在不銹鋼基底獲得了具有微米級結構的不，水滴在其表面的接觸角約為 158.3°。圖 1-5 是用 HCl 刻蝕 3表面 0min、1min、3min、5min 和 10min 的表面組織形貌圖。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 張友法;余新泉;周荃卉;李康寧;;超疏水鋼表面的制備及其抗結霜性能[J];東南大學學報(自然科學版);2010年06期

本文編號：2743208