【摘 要】
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自然界中存在很多超疏水现象,例如荷叶、玫瑰花瓣等。受这些现象的启发,在不同材料上构建超疏水表面成为广大学者研究的热点。鉴于超疏水表面具备的优异的防腐蚀性能和自清洁性能,在本来亲水的金属上通过不同的方法构建超疏水表面具有重要意义。但是,目前的制备工艺较繁琐,并且常常使用含氟修饰剂,因此,简化超疏水表面的制备流程,并且使用环境友好的修饰剂是本文研究的重点,本文旨在用电沉积法和阳极氧化法在316不锈钢基
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自然界中存在很多超疏水现象,例如荷叶、玫瑰花瓣等。受这些现象的启发,在不同材料上构建超疏水表面成为广大学者研究的热点。鉴于超疏水表面具备的优异的防腐蚀性能和自清洁性能,在本来亲水的金属上通过不同的方法构建超疏水表面具有重要意义。但是,目前的制备工艺较繁琐,并且常常使用含氟修饰剂,因此,简化超疏水表面的制备流程,并且使用环境友好的修饰剂是本文研究的重点,本文旨在用电沉积法和阳极氧化法在316不锈钢基体上制备超疏水表面。通过电沉积法在316不锈钢上先沉积铜镀层得到玫瑰花状的二级结构,再通过正十二硫醇修饰,制备得到超疏水316不锈钢,接触角为157°。性能测试结果表明,与仅镀铜不具备超疏水性的试样相比,经正十二硫醇修饰后的试样腐蚀电流密度降低两个数量级,耐蚀性提高;摩擦测试60 cm、3.5wt.%NaCl溶液中浸泡72 h、水中浸泡480 h后,试样失去疏水性;具有优异的自清洁性能和耐紫外光照性能。通过阳极氧化法一步制备出超疏水表面,其微观形貌类似于荷叶表面的乳突结构。超疏水机理为利用阳极氧化在316不锈钢表面构建微纳结构,与此同时,阳极氧化液中的低表面能物质修饰到表面,一步制备出超疏水表面。对超疏水层的微观形貌和成分进行了观察和分析,并对性能进行了测试。结果表明,超疏水层主要由肉豆蔻酸铁组成,阳极氧化后腐蚀电位正移了0.2147 V～0.2737 V,腐蚀电流密度降低了一个数量级,耐蚀性提高,摩擦50 cm、紫外光照射12 h、水浸泡12 h后,超疏水层失效,具有优异的自清洁性能。通过电沉积法一步制备316不锈钢超疏水表面,微观形貌为簇状小球,在簇状小球间还存在着空气柱,为典型的Cassie模型。机理是将溶液中的低表面能物质直接沉积到316不锈钢表面,得到超疏水试样。经测试和分析,超疏水层的主要物质为肉豆蔻酸铁,与空白316不锈钢相比,腐蚀电位从-0.3777 V升高到-0.1901 V,腐蚀电流密度降低一个数量级,耐蚀性提高;具有较好的耐久性,主要体现在经自来水和3.5wt.%NaCl溶液约30天的浸泡后仍具有一定的疏水性;在自清洁和防污方面,该超疏水层同样表现优异。
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