掩模电解法制备金属基体耐磨超疏水表面实验研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanrj
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超疏水表面指的是水滴在其表面时接触角大于150°,滚动角小于10°的一种表面,具有自清洁、耐腐蚀、防结冰等特性。目前制备超疏水表面的方法通常以构筑表面微细结构为目的。但粗糙的微细结构在被磨损时,会承受较高的局部压力,导致微细结构被破坏。提升超疏水表面的耐用性的方法主要有构建微纳复合结构、构建自修复表面等,但会存在着环境污染、成本昂贵、工序繁琐等问题。因此开发一种环保、操作方便、成本低廉的制备耐磨超疏水表面工艺具有重要的意义。本文对掩模电解方法制备耐磨超疏水表面进行研究。首先,选择以干膜作为掩模的掩模电解技术(MECM)来构建表面微纳复合结构,对掩模制备的工艺流程及参数进行研究。结果表明:在曝光时间60s,显影时间60s的条件下能够制备出理论接触角为156°的超疏水表面。其次,使用掩模电解技术在TA15钛合金与AA5083铝镁合金表面均制备出了具有良好超疏水性能的表面(TA15接触角156.0°,滚动角6.7°;AA5083接触角153.1°,滚动角8.6°)。分别对其与普通电解刻蚀(ECM)的超疏水表面进行磨损测试。AA5083与TA15超疏水表面在磨损5 m和13 m后仍能能够保持水滴接触角150°以上。结果表明:掩模电解法在金属基底构建的微观结构可以在磨损时有效地保护超疏水表面。最后对TA15与AA5083超疏水表面进行自清洁、抗粘附、耐腐蚀以及抗冲击测试。结果表明:TA15与AA5083超疏水表面均具有良好的自清洁、抗粘附、抗冲击特性。两种合金上的超疏水表面均能在水与盐溶液中稳定存在,AA5083超疏水表面会在酸、碱性溶液中转变为亲水特性。两种超疏水表面在电化学测试中均具有较高的自腐蚀电位与较低的自腐蚀电流密度。
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