碳钢因其价格低廉和良好的切削加工性而被广泛用于机械制造业,然而相对较差的耐磨损和耐腐蚀性能大大限制了碳钢的使用范围。虽然传统处理方法能有效的保护金属并减少材料的摩擦磨损,但是其操作复杂,有时会破坏环境并危害人类健康。近年来,受“荷叶效应”的启发,接触角大于150°的超疏水表面使得水分子很难渗入基材,同时还能有效的减小摩擦副间的实际接触面积,因而在提高材料的防腐蚀和摩擦学方面有着潜在的应用前景。本文通过化学刻蚀、水热合成、化学镀镍三种方法构筑了多种具有超疏水性能的45#钢,系统的研究了45#钢的结构组成与润湿行为、摩擦学、耐蚀性之间的关系。主要研究成果如下:(1)采用化学刻蚀法对45#钢表面进行织构化,得到具有微孔和纳米片状的多尺度等级结构,分析该粗糙结构的形成机制。然后用低表面能分子修饰使45#钢表面具有超疏水性能。极化曲线表明制备的超疏水45#钢能有效的阻止腐蚀性介质扩散到基材,从而对金属起到很好的保护作用。而且,该超疏水表面的摩擦系数能够在6000s内稳定保持在0.11左右。同时该表面在500g的载荷下,与砂纸对磨距离达到100cm时仍能保持超疏水性,表现出良好的减摩以及耐磨特性。(2)通过水热法在45#钢表面合成了三维花状结构的Mo S2,低表面能分子修饰后得到同时具有超疏水和超疏油性能的45#钢。探讨了不同反应时间对Mo S2形貌和润湿性能的影响。结果表明和未经处理的45#钢相比,极化曲线的自腐蚀电位升高而腐蚀电流密度减小,同时进一步考察了样品在3.5 wt%的Na Cl溶液中浸泡不同时间后接触角的变化。此外,该超疏水45#钢表面的摩擦系数在0.15左右,明显小于相同条件下基材的摩擦系数0.45,减摩性得到一定的改善。(3)采用化学镀法在45#钢表面获得具有微米突起、纳米棒状仿荷叶结构的镀镍层,低表面能分子修饰后得到超疏水45#钢。探讨镀镍时间对45#钢表面润湿性、摩擦学和防腐性能的影响。结果表明,施镀3h后样品表层均匀致密且镍层厚度能达到7μm。和基材相比,镀镍后的超疏水45#钢自腐蚀电位明显正移,表现出很好的耐蚀性。此外,该超疏水镀镍层的摩擦学性能也得到提高,摩擦系数保持在0.2左右,同时在500g的载荷下与砂纸对磨160cm时仍保持超疏水性。