304不锈钢表面氧化铈超疏水涂层的制备及其性能研究

发布时间：2021-03-23 06:21

　　不锈钢因其优异的机械性能、耐腐蚀和美观性被广泛应用于各个领域,但也仍避免不了潮湿环境下易发生点蚀且因亲水导致的传热性能差的缺点。本文针对不锈钢这一问题在其表面利用阴极电沉积法制备了氧化铈涂层,并通过后续真空处理及硬脂酸改性使涂层具有超疏水性能。研究了阴极电沉积的沉积温度、电流密度、电解液浓度、沉积时间对涂层表面形貌及物相组成的影响,分析了涂层的形成机制,以及后续两种不同处理方式下得到的超疏水涂层的疏水性能、热稳定性、化学稳定性、自清洁性能和耐腐蚀性能。研究发现,沉积工艺参数影响涂层的形貌,但不改变涂层的物相组成,制得的涂层均为氧化铈涂层。随着沉积温度的升高,涂层形貌由底层小块状上层球状的分级结构转变为表面多处凹坑的单层结构,而后形貌逐渐精细,底层块状之间的裂缝随之减小。随着时间的增加,涂层由单层结构先生长成分级结构,随后块体和裂缝均变大,分级结构消失。电流密度和电解液浓度对涂层形貌的影响是相互耦合的,低电流密度需要高的电解液浓度才能获得均匀的微纳分级结构。在沉积温度为25℃,电流密度为2.2mA/cm²,电解液浓度为0.1mol/L时涂层经过真空处理和硬脂酸改性后... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液体滴在光滑均匀的固体表面上形成的接触角[10]

图 1-2 固体润湿模型a)Young 模型；b)Wenzel 模型；c)Cassie-Baxter 模型性和亲水性，使固有亲水的固体表面更加亲水，固有疏水的表面更加疏。因此，如果表面的接触角大于 90°，则疏水性由于粗糙度而改善，而果接触角小于 90°，则亲水性提高，Young 和 Wenzel 的理论称为均匀润状态，只有当一滴液体充满粗糙度凹槽时适应于这种情况像图 1-2（c）这样的非均相润湿状态使空气（或另一种流体）被截留液体下方的粗糙槽中，因此可防止液体渗入孔中，由 Cassie-Baxter[ 1 2 ]提。它满足 Cassie-Baxter 方程：cosθC=fslcosθY-flv（2-3）式中 θC——柯西模型中粗糙固体表面的接触角(°)；fsl——固液界面所占的面积分数；flv——液气界面所占的面积分数，fsl+flv=1。该方程仅适用于当液体与突起顶部的固体表面接触时，柯西润湿状态低了实际的固液接触面积，根据 Cassie-Baxter 模型，表面粗糙度的增加

两位德国生物学家首次使用扫面电子显微镜对荷系统地观察研究。发现荷叶表面并不是均匀光滑的，而尺寸的乳突结构和疏水的蜡质层，如图 1-3 所示[1 3]。这结构不尽能够使荷叶表面上的水滴产生很大的静态接触生很小的动态接触角滞后和滚动角，从而赋予荷叶表面和自清洁效应。，除了荷叶以外，我们还能在自然界中发现许多植物具比如常见的玫瑰花瓣，如图 1-4 所示[ 14 ]，玫瑰花瓣的微样具备微纳尺度的乳突结构，但不同的是玫瑰花瓣的乳褶，使得它能够吸住水珠，水滴不光呈现珠状模式，而学者称这种现象为花瓣效应。在 Lin Feng 的这篇文章中合和向日葵这两种花的花瓣，具有周期性的微结构排列瓣的微观结构呈现六边形平铺，其边长为条状，而向日呈现平均直径为 15μm 和螺旋宽度为 2.5μm 的平行直线此这两种花的花瓣也具备较大的接触角和高的接触角滞


本文编号：3095314