GCr15轴承钢基体极端润湿性表面电化学加工研究

发布时间：2021-10-19 03:44

　　极端润湿性作为仿生学的一种特殊现象,在自清洁、抗结冰结霜、流体减阻、金属耐腐蚀、油水分离、微流控芯片等领域发挥着重要的作用而受到研究人员的广泛关注。钢作为合金的一种,因其低廉的价格和可靠的机械性能、力学性能而成为当代社会使用最广泛的金属之一。轴承钢是具有硬度高、耐磨性好、热加工性能好、接触疲劳性好等特点被广泛应用于各种制造业中,因此,在轴承钢基体上制备极端润湿性表面具有重要的研究价值。目前钢基体极端润湿性表面的制备方法有限,且存在环境友好性差、成本高和工艺复杂等问题。针对上述问题,本文提出基于钢的钝化特性,利用中性电解液通过电化学加工工艺制备极端润湿性表面,并对其性能及应用进行探讨。论文通过自行设计制作的特殊夹具,以轴承钢GCr15为阳极,黄铜为阴极在中性、经济的硝酸钠（NaNO₃）电解液中进行电化学加工,通过构建表面钝化膜层构筑极端润湿性表面所需的微纳米复合结构。电化学加工后的表面显示超亲水极端润湿性,经氟硅烷乙醇溶液处理后展现出超疏水极端润湿性。借助扫描电子显微镜对钝化膜微观结构进行观察,证明表面微观形貌为“破裂”台状微纳米二元复合结构。借助X射线光电子能谱分... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 钢基体极端润湿性表面的加工现状
    1.4 钢基体超疏水表面技术中存在的问题
    1.5 研究目标和主要内容
2 固体表面润湿性及电化学加工相关理论
    2.1 固体表面润湿性
        2.1.1 基本定义
        2.1.2 经典数学模型
        2.1.3 低表面能修饰
        2.1.4 实现极端润湿性的关键因素
    2.2 电化学加工相关理论
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 法拉第定律
        2.2.3 电化学加工参数
        2.2.4 电化学加工参数的选择
    2.3 本章小结
3 GCr15轴承钢基体极端润湿性表面的加工
    3.1 加工与表征
        3.1.1 试验材料与设备
        3.1.2 试验装置及加工方法
        3.1.3 试样的表征
    3.2 表面润湿性与机理分析
        3.2.1 表面润湿性
        3.2.2 钝化膜表面微观结构
        3.2.3 钝化膜化学成分分析
        3.2.4 GCr15基体超疏水时效性分析
        3.2.5 电化学构筑钝化膜微观结构的原理
    3.3 不同尺寸钢的特效表面的制备
    3.4 不同钢种特效表面的制备
    3.5 本章小结
4 电化学加工参数对GCr15轴承钢基体表面形貌和润湿性的影响规律
    4.1 电流密度的影响
        4.1.1 电流密度对基体表面及微观形貌的影响
        4.1.2 电流密度对基体表面润湿性的影响
    4.2 电化学加工时间的影响
        4.2.1 电化学加工时间对基体表面及微观形貌的影响
        4.2.2 电化学加工时间对基体表面润湿性的影响
    4.3 本章小节
5 GCr15轴承钢极端润湿性表面的抗结冰及油水分离
    5.1 GCr15轴承钢极端润湿性表面抗结冰特性
        5.1.1 极端润湿性表面应用于抗结冰
        5.1.2 抗结冰对比试验
        5.1.3 抗结冰试验分析
    5.2 GCr15轴承钢极端润湿性表面油水分离
        5.2.1 油水分离技术
        5.2.2 试验材料及设备
        5.2.3 GCr15轴承钢油水分离试验样品的加工
        5.2.4 油水分离效率及分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料增材制造技术[J]. 黄春平,黄硕文,刘奋成.  金属加工(热加工). 2016(02)
[2]金属防护用超疏水表面主要制备方法及应用研究进展[J]. 赵欢,吕晓璇,周圣文,方亮,王力.  表面技术. 2015(12)
[3]超疏水吸油性聚二乙烯基苯的制备及其油水分离性能[J]. 曾泽延,章哲承.  材料科学与工程学报. 2015(02)
[4]探索模具钢的市场需求及发展趋势[J]. 朱俊.  中国钢铁业. 2014(03)
[5]超疏水表面研究进展[J]. 陈恒真,耿铁,张霞,张平余.  化学研究. 2013(04)
[6]超疏水表面抗结冰性能研究进展[J]. 冯杰,卢津强,秦兆倩.  材料研究学报. 2012(04)
[7]仿生超疏水性表面的最新应用研究[J]. 陈钰,徐建生,郭志光.  化学进展. 2012(05)
[8]超疏水性生物表面的研究进展[J]. 石彦龙,冯晓娟.  应用化学. 2012(05)
[9]钢铁表面超疏水膜的制备与表征[J]. 葛圣松,李娟,邵谦,刘青云.  功能材料. 2012(05)
[10]超疏水表面减阻水洞实验及减阻机理研究[J]. 黄桥高,潘光,武昊,胡海豹,宋保维.  实验流体力学. 2011(05)

硕士论文
[1]三种超疏水材料的制备、表征及其抑制腐蚀新方法的研究[D]. 房亚杰.青岛科技大学 2017
[2]仿生超疏水及耐腐蚀镁合金表面的制备与机理[D]. 尹晓明.吉林大学 2015
[3]超疏水膜油水分离及其应用研究[D]. 张凯博.大连理工大学 2015
[4]几种超疏水涂层的制备及其防覆冰性能研究[D]. 吁珊.南昌航空大学 2015
[5]45#钢表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能的研究[D]. 董志伟.青岛理工大学 2013
[6]钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制[D]. 陆遥.大连理工大学 2013
[7]溶胶—凝胶法制备氟硅烷涂层及其疏水性能研究[D]. 杨帆.哈尔滨工业大学 2012
[8]固体聚合物表面接触角的测量及表面能研究[D]. 陈晓磊.中南大学 2012
[9]超疏水膜油水分离装置的设计与实验研究[D]. 陆启富.大连理工大学 2011
[10]铝基超疏水表面抗结霜结冰特性研究[D]. 周艳艳.大连理工大学 2010



本文编号：3444087