纳米复合电镀制备钢基超双疏表面研究

摘要

超双疏表面不仅有着超疏水的自清洁性和防污染以及水摩擦阻力小等优异性的特性，而且超双疏表面对油性液体具有清洁和抗黏着抗腐等特点，在船舶与海洋工程和能源运输方面的应用越来越广泛。由于船舶制备和能源运输材料的特殊性，超双疏、超疏油制备工艺相当困难，无法满足生产要求。本文采用纳米复合电镀的方法，提出一种在船用Q235钢材上制备超双疏、超疏油表面的制备工艺。 本文分析了船舶与海洋工程制备的特点，避免破坏钢基表面的物理性质，采用纳米复合电镀法在钢基材料上制备超双疏、超疏油表面实验探究。纳米复合电镀制备钢基超双疏、超疏油表面，可以促使纳米二氧化硅和镍金属离子的沉积，保证镀层的均匀稳定性，构造符合超双疏、超疏油的微纳米双重粗糙结构。利用液相沉积法将低表面能物质修饰在钢基表面，进而得到超双疏、超疏油表面。 复合电镀法是构造微纳米双重粗糙结构的关键。在制备钢基超双疏、超疏油的电镀过程中，通过控制镀液的成分、工艺的流程，对影响实验结果的电镀时间、电镀温度以及电镀电流密度进行探究实验，最终得到最佳的制备工艺参数。实验过程中发现，随着电镀时间、电镀温度和电流密度的增加，钢基表面的疏水和疏油性先增加后减小。最终得到当电流密度为13A/dm2，磁力搅拌速度为200r/min，电镀时间为35min，电镀温度为65℃，可制备出与丙三醇、二乙二醇、花生油的接触角为150°、140°、135°的钢基超疏油表面。当电流密度为12.5A/dm2，磁流搅拌速度为200r/min，电镀时间为50min，温度为60℃，可制备出与水的接触角为154°、与油的接触角为151°的钢基超双疏表面。 结合接触角的大小与微观结构形貌，对钢基超双疏、超疏油表面进行微观结构分析，对复合电镀和液相沉积修饰法对构造钢基超双疏、超疏油表面进行解释。

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