基于Ni-nSiO2复合电镀的钢基超疏水表面制备关键技术研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianshi581
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超疏水表面具有水摩擦阻力小、高承载力、耐腐蚀等优异特性,越来越受到各行各业的青睐,在船舶与海洋工程中也具有非常好的应用前景。但由于船舶与海洋工程建造的实际要求比较特殊,目前的超疏水表面制备工艺无法满足其生产要求。本论文提出了一种基于纳米微粒复合电镀的超疏水表面制备新工艺,在Q235钢基表面制备出了具有优良超疏水性能的Ni-nSiO2复合镀层表面。本论文基于纳米微粒复合电镀的超疏水表面制备关键技术展开实验研究。针对船舶与海洋工程实际生产需要,采用了复合电镀工艺技术制备钢基超疏水表面,发挥其设备简单、成本低廉、效率高、加工尺度大、可加工平板或弯板、具备可修复性等优势。同时,在镀液中加入了纳米二氧化硅颗粒,使其与金属镍离子共同沉积,在Q235钢板上构建了仿荷叶表面的微纳米双重粗糙结构,配合氟硅烷低表面能修饰,得到了疏水性、耐磨性良好的表面镀层。开发了复合电镀法制备超疏水表面的实验装置台,开展超疏水表面制备关键技术的实验研究。从实际加工的角度对镀液配方、工艺流程、表面性能等进行验证和改进,为本工艺的最终工业应用奠定基础。分别研究了电流密度、镀液温度、电镀时间三个复合电镀中关键的工艺参数对实验结果的影响。发现当其他工艺参数一定时,静态接触角随电流密度的增大,先增大后减小;随镀液温度的升高,先增大后不变;随电镀时间的延长,先增大后减小。最终,确定了最佳工艺参数:电流密度10A/dm2,镀液温度70℃,电镀时间30分钟,此时得到最大静态接触角158.83o对实验后的钢板进行了扫描电镜拍摄,将静态接触角大小与表面微观结构联系起来,揭示了微观形貌与疏水性的联系,并对当电流密度、镀液温度、电镀时间三个工艺参数变化时产生不同结果的机理进行了解释。
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