一种电腐蚀法快速大面积制备铁基超疏水表面的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种制备铁基超疏水表面的方法，特别是一种电腐蚀法快速大面积制 备铁基超疏水表面的方法。
【背景技术】
[0002] 超疏水表面具有高承载力、耐腐蚀、自清洁、减阻、抗结冰结霜等性能，因此其在军 事、通讯、生物医学等众多领域都有着广泛的应用前景。超疏水表面的制备和应用研究一直 W来都是科学家的研究热点，由固体浸润性的基本理论我们知道，影响固体材料浸润性主 要有W下两方面因素：表面自由能和表面粗趟度，因此在制备超疏水表面时也主要是从该 两点出发。对于固体光滑表面，即使它具有最低的表面能（为6.7Xl(T3j/m2)，它与水的接 触角也只能达到120°左右。与构筑二元微纳米粗趟结构相比，用低表面能的材料修饰的技 术相对比较简单和成熟，因此如何构建微纳米粗趟结构成为人工制备超疏水表面的关键， 也是表面科学领域的重要研究课题之一。
[0003] 目前已有许多在金属表面制备超疏水表面的方法，如溶液浸泡法、电化学沉积法、 化学腐蚀法、阳极氧化法、化学沉积法等。但是现有的技术还存在许多不足，如表面机械强 度不高，工艺过程比较复杂，表面耐磨性持久性不足，对设备的要求比较高，难W实现大范 围的制备等。因此目前超疏水表面仍旧处于基础性研究阶段，其规模化的实际应用受到限 制。
[0004] 无槽电腐蚀技术相对于化学槽锻腐蚀，腐蚀速度大大提升，而且其设备轻便、工艺 灵活，具有高效、可大面积制备、易于野外施工等特点，本发明采用无槽电腐蚀技术，成功制 备了铁基超疏水表面，对超疏水表面快速高效、大面积制备及其应用有重要意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是要提供一种电腐蚀法快速大面积制备铁基超疏水表面的方法，解 决目前超疏水表面制备过程中存在的工艺过程复杂，生产效率低，生产成本高，野外施工困 难，难W实现大面积制备，超疏水表面耐用性不足的问题。
[0006] 本发明的目的是该样实现的：该制备超疏水表面的方法步骤：
[0007] (1)表面微纳粗趟结构的构建：
[0008] 将Q345碳钢基体分别用200、600、1000目的砂纸打磨，清洗后烘干；
[0009] 配制电腐蚀所需的电净液和II号活化液；
[0010] 表1电净液成分
[0011]
【主权项】
1. 一种电腐蚀法快速大面积制备铁基超疏水表面的方法，其特征是：该制备超疏水表 面的方法步骤： (1) 表面微纳粗糙结构的构建： 将Q345碳钢基体分别用200、600、1000目的砂纸打磨，清洗后烘干； 配制电腐蚀所需的电净液和II号活化液； 表1电净液成分
按照电净-去离子水冲洗-活化-去离子水冲洗的顺序在碳钢基体上腐蚀出微纳米双 重粗糙结构；电腐蚀工艺参数： 表3电腐蚀工艺参数
(2) 表面修饰： 电腐蚀工艺在碳钢表面制备出微纳米双重粗糙结构，然后对其进行低表面能修饰以达 到超疏水性能；将电腐蚀后经清洗的试样放入配制的硬脂酸乙醇溶液中，在60°C下浸泡60 分钟，取出在80°C的烘箱中烘干1小时；所述的硬脂酸乙醇溶液为0. 02mol/L。
2. 根据权利要求1所述的一种电腐蚀法快速大面积制备铁基超疏水表面的方法，其特 征是：当腐蚀电压为10V，腐蚀速度为4m/min，腐蚀时间为30s时为最佳工艺参数，经修饰后 表面接触角可达到151.5±0.9°，滚动角小于2° ;超疏水层可进一步进行发黑处理，提高 其抗腐蚀性。
【专利摘要】一种电腐蚀法快速大面积制备铁基超疏水表面的方法，属于制备铁基超疏水表面的方法。该制备超疏水表面的方法：1.表面微纳粗糙结构的构建：将Q345碳钢基体分别用200、600、1000目的砂纸打磨，清洗后烘干；配制电腐蚀的电净液和Ⅱ号活化液；2.表面修饰：电腐蚀工艺在碳钢表面制备出微纳米双重粗糙结构，然后对其进行低表面能修饰以达到超疏水性能；将电腐蚀后经清洗的试样放入配制的硬脂酸乙醇溶液中，在60℃下浸泡60分钟，取出在80℃的烘箱中烘干1小时；硬脂酸乙醇溶液为0.02mol/L；优点：设备简单易携带，体积小，重量轻，价格低，用于野外施工；实现超疏水表面的大面积、快速制备；腐蚀表面为微纳米双重粗糙结构，接触角151.5±0.9°，滚动角小于2°，疏水效果良好。
【IPC分类】C25F3-06
【公开号】CN104532337
【申请号】CN201510012667
【发明人】刘洪涛, 孙庆贺
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月9日