CN205241818U - 一种钢基耦合仿生自清洁结构 - Google Patents
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Abstract
一种钢基耦合仿生自清洁结构属于自清洁表面制备领域，该结构由下至上依次为：钢基层、喷砂层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80um；沉积层的厚度为30-35um，表面接触角为120°-150°。本实用新型制作工艺相对简单、性能稳定、成本低，通过喷砂处理的金属基底表面，沉积后增加了其表面的接触角，而且增大了沉积层与基底的接触面积，增强了与基底材料的结合能力，增加了材料的抗疲劳强度。
Description
技术领域
本实用新型属于自清洁表面制备领域，具体涉及一种钢基耦合仿生自清洁结构。
背景技术
中国作为制造业大国，各类特殊用途的输送管道(石油、化工、海水)以及各类密封管道的制造占世界70％以上，这些管道大都采用不锈钢或者普通钢材制造。当这些管道在潮湿的环境中使用时，由于钢材自身的特点，长时间使用就会生锈、断裂，失去使用价值。在我国的铁路建设中，铁路轨道使用的钢材在自然环境中经受着风吹雨打，如不定期进行保养，轨道就会生锈无法使用，在冬日下雪时铁路轨道上覆盖的积雪还会影响火车的正常通行。
为了解决这一系列问题，科研人员把目光投向自然界。他们发现自然界中有很多动植物具有超疏水性能，并且具有超疏水性能的动植物表面具有一定的防腐、减磨减阻、防水、自清洁等性能，其中最具有代表性的植物则是“出淤泥而不染”的荷叶。科研人员根据荷叶表面的微观形貌仿生制造出具有一定功能的材料，但制备方法复杂、操作不便，化学修饰时还会产生一些环境污染。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种钢基耦合仿生自清洁结构，该结构其内部成分和结构呈现合理的梯度化。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种钢基耦合仿生自清洁结构，该结构由下至上依次为：钢基层、喷砂层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80um；沉积层的厚度为30-35um，表面接触角为120°-150°。
本实用新型的有益效果是：本实用新型制作工艺相对简单、性能稳定、成本低，通过喷砂处理的金属基底表面，沉积后增加了其表面的接触角，而且增大了沉积层与基底的接触面积，增强了与基底材料的结合能力，增加了材料的抗疲劳强度。
附图说明
图1本实用新型一种钢基耦合仿生自清洁结构示意图。
图2基底经过喷砂和电沉积处理后表面形貌改变。
图3本实用新型采用不同电压制备出各表面静态接触角图。
图4本实用新型钢基耦合仿生自清洁结构在电压14V时制备出的试样其表面自清洁性能测试图。
图中：1、钢基底，2、喷砂层和3、沉积层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
一种钢基耦合仿生自清洁结构，如图1所示，该结构由下至上依次为：钢基层、喷砂层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80μm；沉积层的厚度为30-35μm，表面接触角为120°-150°。喷砂层的材料为钢砂粒子，粒度约为150-200目。沉积层的材料为Ni，电沉积液的组份为：硫酸镍：285g/L，柠檬酸：100g/L，氨水：100-150mL/L，PH为7.4-7.6；沉积处理过程中电压为6V，时间为3min。
如图2所示，基底经过喷砂和电沉积处理后其表面形貌改变，形成簇状的“菜花镍”，而且试样表面的晶粒簇分布均匀，其表面静态接触角也达到150°，呈超疏水状态。
如图3所示，基底在不同电沉积电压下制备出的疏水表面的静态接触角不同，经过抛光基底与电沉积电压6V、8V、10V、12V、14V、16V接触角的对比，不难发现经过电沉积的试样表面接触角显著提高，随着电沉积电压的增加，其表面的接触角也再增加，但当电压达到16V时，其表面的接触角在减小。从图可以看出电沉积电压的最佳参数为14V，其试样表面达到超疏水状态；
图4为本实用新型钢基耦合仿生自清洁结构在电压14V时制备出的试样其表面自清洁性能测试图，在试样表面洒上一层均匀的白色粉末，然后在试样表面滴一滴水，水珠滚过试样表面带走了其表面的白色粉末，使水滴经过的地方清洁如初。
Claims (3)
1.一种钢基耦合仿生自清洁结构，其特征在于，该结构由下至上依次为：钢基层、喷砂层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80um；沉积层的厚度为30-35um，表面接触角为120°-150°。
2.根据权利要求1所述的一种钢基耦合仿生自清洁结构，其特征在于，所述喷砂层的材料为钢砂粒子，粒度为150-200目。
3.根据权利要求1所述的一种钢基耦合仿生自清洁结构，其特征在于，所述沉积层的材料为Ni。
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| CN201521082730.7U CN205241818U (zh) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | 一种钢基耦合仿生自清洁结构 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105386101A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-09 | 长春理工大学 | 一种钢基耦合仿生自清洁表面及其制备方法 |
| CN108930051A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-12-04 | 长春理工大学 | 一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺 |
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2015
- 2015-12-23 CN CN201521082730.7U patent/CN205241818U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| CN108930051A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-12-04 | 长春理工大学 | 一种304不锈钢表面多元耦合超疏水制备工艺 |
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Granted publication date: 20160518 Effective date of abandoning: 20170707 |
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