一种高铬合金超亲水表面的制备方法与流程

本发明属于表面制备技术领域，具体涉及一种高铬合金超亲水表面的制备方法。

背景技术：

金属铬具有极高的硬度及极强的耐腐蚀性，在空气中，即使在炽热的高温状态下，氧化速度也很慢。铬作为一种重要与常见的合金元素，与铁、镍、钴、钛、铝、铜等组成合金后，则成为具有耐热性、热强性、耐磨性及特殊性能的工程材料。这些材料广泛用于航空，宇航，核反应堆，汽车，造船，化工，军工等行业。高铬合金由于较高的铬元素含量，具有较高的硬度及较好的高温抗氧化性、耐腐蚀和耐磨特性。但高铬合金导热性差，在机械加工过程中，加工区域温度高，由于加工热极易产生变形及残余应力大等加工问题。

对高铬合金表面亲水性改善将在工件加工表面与刀具表面上产生良好的润滑和冷却效果。目前尚无针对高铬合金表面亲水性改善的文献报道及专利技术。专利cn105964014a、cn105797592a分别介绍了使用含活性酯基团的两性离子聚合物与聚多巴胺介质层发生酰胺化偶联合反应形成亲水性聚合物膜或使用交联剂戊二醛与壳聚糖反应形成网状结构，从而形成超亲水膜。上述两种方法都实现了不锈钢表面的超亲水。但两种方法加工过程比较复杂、处理时间较长并且不适宜高铬合金加工前亲水性改善。

电化学方法是电场与电解液共同作用加工材料的方法，其操作简单、成本低、过程容易控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高铬合金超亲水表面的制备方法，该方法加工过程简单且加工效率高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高铬合金超亲水表面的制备方法，包括以下步骤：

第一步，高铬合金表面预处理

取高铬合金板件，进行切割及机械表面磨削抛光处理后，清洗吹干，得到预处理后高铬合金板件；

第二步，高铬合金表面电化学处理

将步骤1预处理后的高铬合金浸泡入电解液中进行电化学处理，在光洁表面上得到均匀分布的镂空微孔，形成最终具有微纳米孔的疏松结构高铬合金表面，得到的高铬合金超亲水表面对水的接触角小于6°。

所述的电化学处理过程采用三电极电化学体系，其中工作电极为上述预处理后光洁表面的高铬合金，参比电极为ag/agcl电极，辅助电极为铂网电极；采用电解液为浓度0.5～2m的nano3溶液，使用naoh溶液调整溶液ph值为8～11。

所述的电化学处理为恒电位极化方法，在2～8v恒电位下处理20～600s。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

在制备方法上，本发明针对高铬合金开发了一种新型的表面亲水性改善方法，通过电化学作用形成微纳孔的疏松结构，有效改善了表面亲水性。与已有技术相比，本发明的特征在于经过简单的电化学反应在高铬合金表面构造微纳结构就可以制备稳定性很好地超亲水表面。1、节约成本，2、工艺简单方便。

附图说明

图1为实施例所得样品表面的扫面电镜照片；

图2为原始表面与实施例水滴在超亲水表面的接触角测试图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例

一种高铬合金超亲水表面的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步，高铬合金表面预处理

取高铬合金板件，进行电火花线切割为12mm×12mm，实际加工面积为面积100mm²的圆形，其余部分用于装夹和导电，采用磨削抛光处理后，先用无水乙醇超声波辅助清洗除油，再用去离子水超声波清洗并吹干，清洗时间分别为5min，得到预处理后高铬合金板件2。

第二步，高铬合金表面电化学处理

随后采用三电极电化学系统进行电化学处理，其中工作电极为上述预处理后光洁表面的高铬合金，参比电极为ag/agcl电极，辅助电极为铂网电极；采用电解液为浓度1.5m的nano3溶液，使用naoh溶液调整溶液ph值为10。

所述的电化学处理为恒电位极化方法，在6v恒电位下处理100s。电化学处理后拿出样件用去离子水冲洗干净，吹干。所得样品表面的扫描电镜照片如图1所示，从图1中能够看到表面形成疏松多孔结构，可以有效改善亲水性；水滴在原始表面与超亲水表面的接触角测试图如图2所示，从图2中能够看出与原始表面相比，电化学处理后，接触角显著减小。

最后应当说明的是以上所述仅为本发明的优选实例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改性等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明属于表面制备技术领域，提供一种高铬合金超亲水表面的制备方法。首先，对高铬合金表面预处理。其次，对预处理后的高铬合金表面(阳极)进行电化学处理，在光洁表面上得到均匀分布的镂空微孔，形成最终具有微纳米孔的疏松结构高铬合金表面。且本发明步骤极少、操作简单、加工效率高，通过电化学作用形成微纳孔的疏松结构，制备的高铬合金亲水表面具有极佳的超亲水性能，在空气中具有良好的稳定性。

技术研发人员：金洙吉;姜冠楠;朱祥龙;施远;张富林
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.01.16
技术公布日：2019.04.16