CN111974647A

CN111974647A - 一种基材的表面处理方法

Info

Publication number: CN111974647A
Application number: CN202010705974.5A
Authority: CN
Inventors: 王宗军; 李智锋; 潘叶江
Original assignee: Vatti Co Ltd
Current assignee: Vatti Co Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2020-11-24

Abstract

本发明公开了一种基材的表面处理方法，包括步骤：S1：对基材进行清洁处理；S2：将清洁后的基材置于电镀液中进行电镀以形成防腐层；S3：将带防腐层的基材置于超疏水钝化液中浸泡、钝化；S4：待钝化完成后，水洗、烘干即可得到平整的膜状超疏水层；S5：将亲水涂料喷涂于超疏水涂层表面，干燥后形成间隔布置的若干亲水涂层。本发明的一种基材的表面处理方法，使得基材表面形成了微米级的凹凸结构，并利用超亲水超疏水原理，使经处理基材表面不易沾附油污；油污会向超亲水区域汇集形成油膜，从而便于水分子从超疏水区域边界进入超亲水区域底部，把超亲水区域聚集的油污从基材表面剥离，从而达到提高清洗效果的目的。

Description

一种基材的表面处理方法

技术领域

本发明涉及基材表面处理技术领域，尤其涉及一种用于烟机的基材表面的处理方法。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一，产品的可清洗功能的大大提升了客户的使用体验。在自动清洗中，清洁水在水泵的作用下通过清洗喷嘴组件的出水孔喷出水蒸汽与高温热水对叶轮进行清洗。

目前，风轮大都是采用电泳工艺进行表面处理来达到防腐效果，电泳工艺处理后，风轮表面呈普通疏水特性，油烟到达叶轮表面时，呈小团状聚集成型，一旦与风轮粘附，其粘附力极强，水不能粘附在风轮表面，这样，靠蒸汽与水的冲击力把油污从风轮表面剥离极其困难，这就是自动清洗为何在新烟机刚开始使用效果好，越到后面清洗效果越差的原因，影响用户使用体验。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种基材的表面处理方法，通过对基材表面进行处理，使得基材表面形成凹凸结构，并利用亲水疏水原理，使油污聚集在亲水区域，进而使油污易于从经工艺处理后的基材表面剥离，提高清洗效果。

根据上述提供的一种基材的表面处理方法，其通过如下技术方案来实现：

一种基材的表面处理方法，包括步骤：

S1：对基材进行清洁处理；

S2：将清洁后的基材置于电镀液中进行电镀以形成防腐层；

S3：将带防腐层的基材置于超疏水钝化液中浸泡、钝化；

S4：待钝化完成后，水洗、烘干即可得到平整的膜状超疏水层；

S5：将亲水涂料喷涂于超疏水涂层表面，干燥后形成间隔布置的若干亲水涂层。

在一些实施方式中，全部所述亲水涂层的总面积：所述超疏水层的总面积＝0.4～0.6。

在一些实施方式中，在步骤S2中，所述电镀液的固含量为18～30g/L，PH 值为10～12，温度为25±10℃，电导率为2-3A/dm²，电镀时间为1～10min。

在一些实施方式中，在步骤S3中，所述超疏水钝化液由高锰酸盐、超疏水剂、表面活性剂、纯水组成，且所述超疏水钝化液的PH值为8.5～9.5。

在一些实施方式中，所述超疏水钝化液的各组分按重量份配比：所述高锰酸盐5～8％，所述超疏水剂0.5～3％，所述表面活性剂0.5～3％，其余为纯水。

在一些实施方式中，所述超疏水剂为含氟改性树脂。

在一些实施方式中，在步骤S5中，所述超疏水层的水接触角大于150度。

在一些实施方式中，在步骤S5中，所述亲水涂料为含硅无机纳米亲水涂料，所述含硅无机纳米亲水涂料的固含量为5～15％；所述喷涂压力为0.1～0.3MPA。

在一些实施方式中，所述亲水涂层的膜厚为5～25微米，且所述亲水涂层的水接触角小于5度。

在一些实施方式中，在步骤S1中，所述对基材进行清洁处理，包括：

S11：将基材置于温度为40～70℃的除油液中浸泡10～20min，再对除油后的基材进行水洗；

S12：依次对基材进行酸洗和水洗；

S13：依次对基材进行中和洗和水洗；

S14：采用去离子水对基材进行冲洗。

与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：

1、本发明的一种基材的表面处理方法，其通过在基材整个表面依次形成防腐层、超疏水涂层和若干亲水涂层，使得基材表面形成了微米级的凹凸结构，并利用超亲水超疏水原理，使经处理基材表面不易沾附油污；

2、由于基材表面形成了微米级的凹凸结构，并利用超亲水超疏水原理，使油污离开超疏水区域向超亲水区域汇集形成油膜，从而便于水分子从超疏水区域边界进入超亲水区域底部，把超亲水区域聚集的油污从基材表面剥离，从而达到提高清洗效果的目的。

附图说明

图1是本发明实施例1中基材表面的处理方法的流程图；

图2是本发明实施例1中对基材进行清洁处理的流程图；

图3是本发明实施例1中经处理后基材表面的结构示意图；

图4是本发明实施例1中油污粘附于经处理后基材表面的结构示意图；

图5是本发明实施例1中水分子进入油膜底部的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供了一种基材的表面处理方法，包括步骤：

S1：对基材1进行清洁处理；

具体地，基材1为由普通冷板加工而成的风轮。通过对基材1(即风轮)进行清洁处理，除去基材1表面的油渍、粉尘等杂质，以避免因杂质而影响后续工艺处理效果。

S2：将清洁后的基材1置于电镀液中进行电镀以形成防腐层2；

具体地，电镀液包括锌离子、锌络合物、铬离子和铬络合物等防腐金属材料中的至少一种。所述将清洁后的基材1置于电镀液中进行电镀，其包括：

首先，将清洁后的基材1置于固含量为18～30g/L、PH值为10～12的电镀液中，在电镀液的温度为25±10℃、电导率为2-3A/dm²的条件下，对清洁后的基材1电镀1～10min以形成防腐层2，这样，通过对基材1进行电镀处理，使得基材1整个外表面形成一防腐层2，提高基材1的防腐性能。

然后，对带防腐层2的基材1依次进行浸泡洗和纯水冲洗，这样，可清除防腐层2表面残留的电镀液，避免因残留电镀液而影响后续的工艺处理，并且通过先浸泡洗、再纯水冲洗，利于回收含回收残留电镀液的清洗液，减少污染物排放，同时有效保证带防腐层2的基材1的清洗效果。

S3：将带防腐层2的基材1置于超疏水钝化液中浸泡、钝化；

具体地，所述超疏水钝化液由高锰酸盐、超疏水剂、表面活性剂、纯水组成5。将带防腐层2的基材1置于PH值为8.5～9.5的超疏水钝化液中进行浸泡、钝化处理，这样，可对防腐层2整个表面进行钝化处理，以使防腐层2整个表面均覆盖有超疏水层3。

S4：待钝化完成后，水洗、烘干即可得到平整的膜状超疏水层3；

具体地，在钝化完成后，先采用至少1道水洗经钝化处理的带防腐层2的基材1，再烘干，即可得到平整的膜状超疏水层3，该超疏水层3的水接触角大于150度，这样，使得超疏水层3表面呈超疏水状态，提高产品的疏水效果，保证超疏水层3表面不易沾附油污。

S5：将亲水涂料喷涂于超疏水涂层3表面，干燥后形成间隔布置的若干亲水涂层4。

具体地，所述亲水涂料为含硅无机纳米亲水涂料，所述含硅无机纳米亲水涂料的固含量为5～15％。控制喷涂压力为0.1～0.3MPA，通过喷涂工具将亲水涂料均匀喷涂于超疏水涂层3表面，由于超疏水层3表面呈超疏水状态，含硅无机纳米亲水涂料会形成珠状，并形成避雷针式的极性；待亲水涂料干燥后形成间隔布置的若干亲水涂层4，该亲水涂层4的膜厚为5～25微米，水接触角小于 5度，并且亲水涂层4呈突出于超疏水层3外表面的凸起结构，从而在基材1的整个外表面形成了微米级的凹凸结构。

可见，本实施例的一种基材的表面处理方法，其工艺简单，适合批量生产，通过先在基材1整个表面电镀一防腐层2，然后在防腐层2整个表面制作超疏水涂层3，最后在超疏水涂层3表面通过喷涂方式制作间隔布置的若干亲水涂层4，使得基材1的全部外表面形成了微米级的凹凸结构，并利用超亲水超疏水原理，使经处理基材1表面不易沾附油污，即使沾附，油污会离开超疏水区域并向超亲水区域汇集形成油膜，当清洗产品时，清洗水可以从超疏水区域边界进入超亲水区域底部，把超亲水区域聚集的油污从基材1表面剥离，从而达到提高清洗效果的目的。

在本实施例中，超亲水区域具体指亲水涂层4的外表面。超疏水区域具体指超疏水涂层3外表面没有涂覆亲水涂层4的区域，即超疏水涂层3位于相邻亲水涂层4的区域。

优选地，全部所述亲水涂层的总面积：所述超疏水层的总面积＝0.4～0.6，在本实施例中，所述超疏水层的总面积为未喷涂亲水涂料前的总面积，即所述超疏水层的总面积等于基材1表面的总面积。由此，可保证经工艺处理后的基材1(即风轮)的清洗效果最佳。

参见图4，当油烟流经风轮时，由于风轮表面形成了间隔布置的超疏水区域和超亲水区域，小粒径油污42将会离开风轮表面的超疏水区域汇集在超亲水区域形成油膜，粘附在风轮表面的超亲水区域；大粒径油污41会被相邻的多个亲水涂层4架起，并且在位于大粒径油污41下方的超疏水区域形成油污空气泡，由于超疏水区域的超疏水表面及空气反压力的存在，油污空气泡并不会随着油污的增加而轻易破裂，即便破裂，也很快形成新的油污空气泡，大量减少了油污与风轮表面的附着面积。

参见图5，喷水嘴喷水在风轮表面时，水分子能够通过超疏水区域与超亲水区域的边界线，进入到油污底部，把油污从基材1表面剥离，进而在风轮旋转时，由于离心力的作用，清水和油污一起甩离风轮表面，减轻清洗难度，达到提高清洗风轮效果的目的。

优选地，所述超疏水钝化液的各组分按重量份配比：所述高锰酸盐5～8％，所述超疏水剂0.5～3％，所述表面活性剂0.5～3％，其余为纯水。由此，保证在基材1的防腐层2表面形成的超疏水层3最佳，提高疏水效果。

更优选地，所述超疏水剂为含氟改性树脂，以保证所形成超疏水层3的疏水性能。

如图2所示，优选地，在步骤S1中，所述对基材1进行清洁处理，包括：

S11：将基材1置于温度为40～70℃的除油液中浸泡10～20min，再对除油后的基材1进行水洗；

具体的，除油液由Na₂CO₃、NaOH和Na₃PO₄·12H₂O中的至少一种组成。将带待处理基材1先置于温度为40～70℃的除油液中浸泡10～20min，以通过碱洗方式来除去基材1整个表面的油渍；再采用至少2道水洗已除油的基材1表面，以清洗干净基材1表面残留的除油液。

S12：依次对基材1进行酸洗和水洗；

具体地，在常温条件下，采用游离酸对经过除油和水洗的基材1进行浸泡，以通过酸洗方式来去除基材1表面的氧化皮，使得基材1表面更加银亮有光，并且形成钝化膜，利于基材1进行电镀工艺处理；紧接着采用至少两道水洗经酸洗处理后的基材1，以清洗干净基材1表面残留的游离酸。

S13：依次对基材1进行中和洗和水洗；

具体地，采用PH值为8～10的中和碱液对基材1进行浸泡处理，以通过中和洗方式来调节基材1表面的PH值；然后采用至少一道水洗经中和洗后的基材1，以清除基材1表面的中和碱液。

S14：采用去离子水对基材1进行冲洗。

可见，通过对基材1进行清洁处理，有效去除了基材1表面的油渍、粉尘等杂质，以避免因杂质而影响电镀工艺处理，利于提升防腐层2的成膜效果。

在本实施例中，全部所述亲水涂层4的总面积：所述超疏水层3的总面积＝0.4。由此，相邻的多个亲水涂层4能够很好地架起大颗粒油污41，并且在大颗粒油污41下方的超疏水区域形成空气泡，减少了大颗粒油污41与超疏水区域的接触面积；而小颗粒油污42汇集于亲水涂层4外表面。当喷水嘴喷水在风轮表面时，清洗水的水分子能够通过超疏水区域与超亲水区域的边界线，进入到油污底部，把油污从基材1表面剥离，进而在风轮旋转时，由于离心力的作用，清水和油污一起甩离风轮表面，风轮清洗效果较佳。

实施例2

本实施例与实施例1的不同点在于，全部所述亲水涂层4的总面积：所述超疏水层3的总面积＝0.5。其它部分均与实施例1相同。

可见，通过将全部所述亲水涂层4的总面积设计为所述超疏水层3的总面积的二分之一，此时，相邻的多个亲水涂层4能够很好地架起大颗粒油污41，并且在大颗粒油污41下方的超疏水区域形成了空气泡，减少了大颗粒油污41与超疏水区域的接触面积；而小颗粒油污42汇集于亲水涂层4外表面。当喷水嘴喷水在风轮表面时，清洗水的水分子能够通过超疏水区域与超亲水区域的边界线，进入到油污底部，把油污从基材1表面剥离，进而在风轮旋转时，由于离心力的作用，清水和油污一起甩离风轮表面，风轮清洗效果最佳。

实施例3

本实施例与实施例1的不同点在于，全部所述亲水涂层4的总面积：所述超疏水层3的总面积＝0.6。其它部分均与实施例1相同。

可见，通过将全部所述亲水涂层4的总面积设计为所述超疏水层3的总面积的60％，此时，更多的大颗粒油污41被相邻的多个亲水涂层4架起，并且在大颗粒油污41下方的超疏水区域形成空气泡，进一步减少了大颗粒油污41与超疏水区域的接触面积；而小颗粒油污42汇集于亲水涂层4外表面。当喷水嘴喷水在风轮表面时，清洗水的水分子能够通过超疏水区域与超亲水区域的边界线，进入到油污底部，把油污从基材1表面剥离，进而在风轮旋转时，由于离心力的作用，清水和油污一起甩离风轮表面，风轮清洗效果较佳。

比较例1

本实施例与实施例1的不同点在于，本实施例与实施例1的不同点在于，全部所述亲水涂层4的总面积：所述超疏水层3的总面积＝0.36。其它部分均与实施例1相同。

可见，本比较例的亲水涂层4数量少，相邻两个亲水涂层4之间的间距大，并且相邻的多个亲水涂层4难以架起大颗粒油污41，此时，大颗粒油污41与超疏水层3表面的结合力强，清洗水难以进入油污底部剥离油污，故导致清洗效果越到后期越差，影响风轮的清洗效果。

比较例2

本实施例与实施例1的不同点在于，本实施例与实施例1的不同点在于，全部所述亲水涂层4的总面积：所述超疏水层3的总面积＝0.65。其它部分均与实施例1相同。

可见，本比较例的亲水涂层4数量多，相邻两个亲水涂层4之间的间距小，这样，相邻两个亲水涂层4之间容易聚集并流平成膜，不仅降低了亲水涂层4本身的膜厚，增加了亲水表面的总面积，还会造成超疏水层3位于相邻亲水涂层4 之间的超疏水区域减少，清洗水难以进入油膜底部，从而不能剥离风轮表面的油污，导致清洗效果不理想。

经表面处理后的基材1表面的去污性能测试方法：

(1)样品制作：选用20cm×20cm大小的不锈钢板，按照如实施例1所述的表面处理方法，先对不锈钢板进行清洁处理，再在洁净的不锈钢板表面制作防腐层2；紧接着在防腐层2的外表面制作超疏水层3；最后在超疏水层3的外表面制作间隔布置的若干亲水涂层4，完全干燥后备用。在样品制作过程中，全部亲水涂层4的总面积为变量。每个样品为三份。

(2)人工油污制作：按照GB9985-2000《手洗餐具用洗涤剂》中附录B去污力的测定的“1.4.1人工污垢的制备”的方法来制备人工油污。

(3)涂污：先对样品进行称重m₀，再取定量人工油污均匀涂覆于样品表面，烘干得到试样，称重m₀₁，备用。

(4)试验程序：以水为清洗介质，按照相同喷洗条件，通过喷洗设备开始喷洗提前准备好的试样；待喷洗完成后，烘干并称量m₂。

去污力计算公式为：

式中：m₀——涂污前样品的重量，g；

m₁——涂污后样品的重量，g；

m₂——冲洗后样品的重量，g。

实施例1～3以及比较例1～2中产品的平均去污力测试结果如下表1所示。

表1

由表1可看出，本发明产品与现有产品(比较例1和2)相比，当全部所述亲水涂层的总面积：所述超疏水层的总面积＝0.4～0.6时，基材1表面的微米级凹凸结构的防油污粘附性能最佳，即油污在微米级凹凸结构上的沾附性能最差，这样，大大降低油污清洗难度，实现了只用水冲洗便将油污冲洗干净，有利于提升清洗效果，并且利于降低风轮的清洗时间和清洗时所需能耗。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基材的表面处理方法，其特征在于，包括步骤：

S1：对基材进行清洁处理；

S2：将清洁后的基材置于电镀液中进行电镀以形成防腐层；

S3：将带防腐层的基材置于超疏水钝化液中浸泡、钝化；

2.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，全部所述亲水涂层的总面积：所述超疏水层的总面积＝0.4～0.6。

3.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电镀液的固含量为18～30g/L，PH值为10～12，温度为25±10℃，电导率为2-3A/dm²，电镀时间为1～10min。

4.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述超疏水钝化液由高锰酸盐、超疏水剂、表面活性剂、纯水组成，且所述超疏水钝化液的PH值为8.5～9.5。

5.根据权利要求4所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，所述超疏水钝化液的各组分按重量份配比：所述高锰酸盐5～8％，所述超疏水剂0.5～3％，所述表面活性剂0.5～3％，其余为纯水。

6.根据权利要求4或5所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，所述超疏水剂为含氟改性树脂。

7.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，在步骤S5中，所述超疏水层的水接触角大于150度。

8.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，在步骤S5中，所述亲水涂料为含硅无机纳米亲水涂料，所述含硅无机纳米亲水涂料的固含量为5～15％；所述喷涂压力为0.1～0.3MPA。

9.根据权利要求1或8所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，所述亲水涂层的膜厚为5～25微米，且所述亲水涂层的水接触角小于5度。

10.根据权利要求1所述的一种基材的表面处理方法，其特征在于，在步骤S1中，所述对基材进行清洁处理，包括：

S12：依次对基材进行酸洗和水洗；

S13：依次对基材进行中和洗和水洗；

S14：采用去离子水对基材进行冲洗。