304不锈钢基底超疏水表面制备及性能研究

发布时间：2024-03-04 19:00

　　具有超疏水性能的不锈钢材料在工业、海洋等行业有着十分广阔的应用前景,主要是因为超疏水表面具有十分优异减阻、抗结冰、自清洁等性能。目前人们已经成功研制出多种制备超疏水表面的方法,但对其耐磨性和耐腐蚀性能的相关研究还比较少,也因此限制了它的使用范围。超疏水表面需具有低表面能的微纳结构,其判断标准为接触角位于区间[150°,180°],滚动角位于区间[0°,10°]。本文试验研究了三种超疏水表面制备方法并分析了其耐腐蚀性和耐磨性能。本文首先采用化学刻蚀法对304不锈钢进行表面微纳结构的构建,以三氯化铁、磷酸、盐酸、过氧化氢配置成腐蚀液,探究腐蚀时间对其表面结构和接触角的影响,腐蚀时间为2-6 min,间隔为1 min。研究表明腐蚀后的样品表面为亲水表面。利用全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDS)对上述的样品进行表面修饰以降低表面能,修饰时间为30min,然后测量接触角。实验结果表明腐蚀时间为5 min时样品超疏水性最佳,此时样品的接触角为156°,滚动角为7.4°。实验进一步对腐蚀5 min的样品进行耐腐蚀性能和耐磨性能的研究,超疏水样品的腐蚀速率为原始304不锈钢的1/8,耐腐蚀性能有所提升;但...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超疏水现象及原理
        1.2.1 自然界中超疏水现象
        1.2.2 超疏水表面相关理论
    1.3 超疏水表面制备方法
        1.3.1 等离子体聚合
        1.3.2 模板法
        1.3.3 刻蚀法
        1.3.4 静电纺丝法
        1.3.5 电化学法
        1.3.6 气相沉积
        1.3.7 溶胶凝胶法
        1.3.8 自组装法
        1.3.9 层层自组装法
        1.3.10 其他方法
    1.4 超疏水表面存在问题
    1.5 选题意义与研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第2章 实验原料和方法
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备和仪器
    2.2 实验方案
    2.3 测试与表征方法
        2.3.1 接触角测试
        2.3.2 X射线衍射(XRD)
        2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.4 能量色散谱仪(EDS)
        2.3.5 表面轮廓仪
        2.3.6 激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)
        2.3.7 红外测试
第3章 不锈钢基仿生微结构的制备及其超疏水性
    3.1 引言
    3.2 不锈钢基底超疏水表面的制备方法
    3.3 氟硅烷的表面改性机理
    3.4 不锈钢样品能谱分析
    3.5 三氯化铁腐蚀原理
    3.6 结果与讨论
        3.6.1 样品表面润湿性表征
        3.6.2 X射线衍射分析
        3.6.3 不同实验条件对样品表面形貌和润湿性的影响
        3.6.4 不锈钢样品腐蚀性能表征
        3.6.5 超疏水样品耐磨性测试
    3.7 本章小结
第4章 磁控溅射法制备超疏水不锈钢
    4.1 引言
    4.2 TiN-Ag薄膜的制备
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 溅射时间对TiN-Ag薄膜疏水性能的影响
        4.3.2 TiN-Ag成分与接触角
        4.3.3 溅射时间对样品表面形貌的影响
        4.3.4 TiN-Ag样品腐蚀性能表征
        4.3.5 超疏水样品耐磨性测试
    4.4 本章小结
第5章 SiO₂ 超疏水涂层
    5.1 引言
    5.2 实验过程
    5.3 纳米二氧化硅改性机理
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 红外光谱表征测试
        5.4.2 二氧化硅含量对接触角的影响
        5.4.3 SiO₂ 含量对超疏水样品的影响
        5.4.4 超疏水样品腐蚀性能表征
        5.4.5 超疏水样品耐磨性测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3919065