CN108930051B - 一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺涉及金属类零部件和材料表面超疏水的制备领域，该工艺解决所制备的304不锈钢表面不良疏水性的问题。该工艺包括抛光、第一次喷砂、单脉冲沉积、第二次喷砂和烘干；本发明采用304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，得到的304不锈钢疏水表面呈现分级尺度结构(亚毫米级、微米‑纳米级)，其中单脉冲沉积在基体形成的“菜花状”突起的主要结构尺度为微米‑纳米级，二次喷砂形成的表层破坏的“菜花状”突起和突起之间间隙的尺度主要为亚毫米级，一次喷砂形成的粗糙结构可以提高涂层与基体间的结合力，二次喷砂形成的粗糙结构使涂层表面形成多尺度多级微观结构，强化了表面疏水性。

Description

一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺

技术领域

本发明涉及金属类零部件和材料表面超疏水的制备领域，具体涉及一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺。

背景技术

在现代工业生产和日常生活中，不锈钢起到了不可替代的作用。由于其良好的力学性能、耐低温、耐腐蚀、耐磨损和优异的工艺性能等优点，已广泛应用在各个行业，包括汽车、厨房用具、船舶、航空工业和医疗器械等。随着工业现代化的发展，人们对于不锈钢材料的使用性能和工艺性能要求不断提高，传统的不锈钢表面性能已经不能满足多功能复合要求，目前对不锈钢进行表面改性处理已经成为研究热点。

几十年来，不锈钢以其卓越的使用性能和加工性能，成为国内外使用量最大的金属材料之一。随着社会发展和人们的物质生活水平的提高，不锈钢被应用于更多的场合，其所面临的工况条件也更加复杂严峻。所以人们对不锈钢的性能提出了更高的要求，特别是对于不锈钢的表面特性例如润湿性与耐腐蚀性等特性的要求越来越高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，该工艺解决所制备的304不锈钢表面不良的疏水性的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，制备工艺包括如下步骤：

步骤一：将基体进行初磨；

步骤二：将步骤一所述基体抛光使其表面呈光面后，置于去离子水中进行超声波清洗；

步骤三：对步骤二中清洗过的基体进行第一次喷砂处理后，置于去离子水中进行超声波清洗；喷砂参数为：喷砂压力0.55MPa，喷砂砂粒为120目；

步骤四：利用单脉冲沉积技术在所述步骤三的基体表面沉积形成镍涂层后，基体置于去离子水中进行超声波清洗；所述单脉冲沉积的参数为：沉积电压为16V，沉积时间为10min；

步骤五：对步骤四中清洗过的基体进行第二次喷砂处理后，并分别置于去离子水、酒精、丙酮、去离子水中进行超声波清洗；喷砂参数为：喷砂压力0.30MPa，喷砂砂粒为120目；

步骤六：将步骤五中清洗过的基体在50℃下10min做烘干处理。

本发明的有益效果是：本发明中首次喷砂后的工件表面的机械性能得到改善，同时粗糙度增加使基体与涂层之间的附着力增大，延长了涂层的耐久性，且能提高其表面硬度。镍涂层是应用最广泛的涂层，它有很强的钝化能力，能够迅速地生成一层很薄的钝化膜，在常温下能很好地抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。单脉冲沉积技术比直流电沉积技术对涂层具有更好的结合强度、更致密的原子排布，以致涂层具有更高的硬度、更好的塑性，被应用于要求耐腐蚀、硬度高、耐磨性好的零件表面。涂层表面再次实施喷砂技术可以改变表面的微观形貌，进而影响表面疏水特性。本文利用喷砂-单脉冲沉积-二次喷砂结合方法在不锈钢表面制备出具有多级结构的优化镍涂层，通过相关实验设备探究该不锈钢涂层表面的润湿性发现，在不锈钢表面制作出一层拥有优异疏水性的镍涂层，进而提高304不锈钢在复杂环境下工作的性能要求，起到降低能耗，节约资源等目的。可广泛应用于汽车、厨房用具、船舶、航空工业和医疗器械等领域各类零部件的疏水需求和强化工艺。

附图说明

图1为本发明304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺流程图；

图2为本发明304不锈钢一次喷砂实施试样、一次喷砂与单脉冲沉积结合实施试样和一次喷砂-单脉冲沉积-二次喷砂多元制备表面的扫描电镜图；

图3为本发明304不锈钢表面超疏水特征的实物图和静态接触角示意图.

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，制备工艺包括如下步骤：

步骤一：初磨处理：将基体依次在600目、1000目、1500目、2000目砂纸上进行打磨，使表面光洁；

步骤二：抛光处理：将初磨处理过的基体在抛光机上进行抛光处理，使基体表面呈光面即可；然后将抛光处理后的基体置于去离子水中进行超声波清洗4min后用去离子水冲洗30s；

步骤三：基体表面进行第一次喷砂：将基体置于喷涂室内进行喷砂工艺，喷砂参数为：喷砂压力0.55MPa，喷砂砂粒为120目；第一次喷砂后置于去离子水中进行超声波清洗4min后用去离子水冲洗30s；

步骤四：喷砂表面镀镍：将第一次喷砂后的基体表面进行单脉冲沉积Ni，沉积过程中沉积电压为16V，沉积时间为10min；单脉冲沉积液的成份是硫酸镍：256g/L，柠檬酸：100g/L；氨水100～150mL/L；PH＝7.5；镀镍后置于去离子水中进行超声波清洗4min后用去离子水冲洗30s；

步骤五：基体表面进行第二次喷砂：将基体置于喷涂室内进行喷砂工艺，喷砂参数为：喷砂压力0.30MPa，喷砂砂粒为120目；第二次喷砂后依次置于去离子水、酒精、丙酮、去离子水中进行超声波清洗4min后用去离子水冲洗30s；

步骤六：试样烘干：将二次喷砂后的试样置于干燥箱内进行50℃保温10min处理，并随箱冷却。

将制作好的试样进行静态接触角测试、扫描电镜进行扫描表征。如图2所示，采用本发明的304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，得到的304不锈钢疏水表面呈现分级尺度结构(亚毫米级、微米-纳米级)，其中单脉冲沉积在基体形成的“菜花状”突起的主要结构尺度为微米-纳米级，二次喷砂形成的表层破坏的“菜花状”突起和突起之间间隙的尺度主要为亚毫米级，一次喷砂形成的粗糙结构可以提高涂层与基体间的结合力，二次喷砂形成的粗糙结构使涂层表面形成多尺度多级微观结构，强化了表面疏水性。

如图3所示，采用本发明的304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺得到的疏水角达到150°±0.5°，已经达到超疏水现象。

Claims (4)

1.一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，其特征在于，制备工艺包括如下步骤：

步骤一：将基体进行初磨；

步骤二：将步骤一所述基体抛光使其表面呈光面后，置于去离子水中进行超声波清洗；

步骤三：对步骤二中清洗过的基体进行第一次喷砂处理后，置于去离子水中进行超声波清洗；喷砂参数为：喷砂压力0.55MPa，喷砂砂粒为120目；

步骤四：利用单脉冲沉积技术在所述步骤三的基体表面沉积形成镍涂层后，基体置于去离子水中进行超声波清洗；所述单脉冲沉积的参数为：沉积电压为16V，沉积时间为10min；

步骤五：对步骤四中清洗过的基体进行第二次喷砂处理后，并依次置于去离子水、酒精、丙酮、去离子水中进行超声波清洗；喷砂参数为：喷砂压力0.30MPa，喷砂砂粒为120目；

步骤六：将步骤五中清洗过的基体在50℃下做烘干处理10min。

2.根据权利要求1所述的一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，其特征在于，所述的步骤二至步骤五均在超声波清洗后用去离子水冲洗30s。

3.根据权利要求1所述的一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，其特征在于，所述步骤一中的基体依次在600目、1000目、1500目、2000目砂纸上进行打磨。

4.根据权利要求1所述的一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺，其特征在于，所述步骤二至步骤五的超声波清洗时间为3-5min。

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