本发明属于疏水涂层制备领域，具体涉及利用电化学方法刻蚀钢件基体并涂覆氧化锌形成疏水微/纳米结构涂层的方法。
背景技术：
基于自然界中动植物疏水表面和结构的启发，人们能够进行仿生结构的构造实现疏水表面的制备，用以解决实际生活中的问题。目前，疏水表面的制备主要采用气相沉积法、刻蚀法、电化学法、溶液浸泡法、水热法、喷涂法等。但是这些疏水表面制备方法或需要特质的基材，或过程繁琐复杂，亦或需要高温、高压等设备，造价昂贵，因此使用简单的原料，低廉的设备并配合简单的操作过程在不锈钢基体制备出疏水表面是一种迫切的需要。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种降低成本和简化制备要求并保证涂层的实用性效果疏水涂层的制备方法。
本发明提供的一种制备表面疏水结构涂层的方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗20min；
(2)将步骤(1)所述钢件置入低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min，然后置于脂肪胺溶液中浸泡15min，如此循环3次；
(3)将步骤(2)所述钢件置入电镀液恒流0.1-0.25a电镀60min；
(4)将步骤(3)所述钢件在5-10％硬脂酸的无水乙醇溶液中浸泡16h；
(5)将步骤(4)所述钢件以2℃/min升温速度升温至150-200℃低温回火60min，随炉冷却，得到具有疏水结构的涂层。
进一步地，步骤(2)所述盐溶液浓度为：0.010-0.025g/ml，所述脂肪胺溶液浓度为0.005－0.008g/ml。
进一步地，步骤(3)所述电镀液成分为：氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l。
为了降低成本和简化制备要求并保证涂层的实用性效果，采用廉价的不锈钢和低碳钢作为基体材料，利用电化学刻蚀方法对基体表面进行刻蚀，再利用电镀方法将锌原子涂覆到刻蚀表面，接着利用硬脂酸溶液进行低表面能处理，最后通过低温回火使得涂层能够稳定的吸附在基体表面的同时形成硬脂酸锌/氧化锌疏水结构。最终实现不锈钢基体疏水角度最高115-120°，低碳钢基体疏水角度最高103-112°，涂层附着力均达到0级。
本发明的优势是：采用本发明方法制备的疏水涂层不仅克服了特定基体材料选用带来的高成本，苛刻的工艺条件要求带来的技术风险以及毒害化学试剂的应用带来的危险、污染等，更实现了涂层表面疏水以及涂层稳定性、实用性的要求，便于工业化、大批量生产。
具体实施方式
本发明提供的一种制备表面疏水结构涂层的方法，其原理是结合低浓度盐溶液电解、电镀锌和硬脂酸以及后续热处理，在钢件表面获得微纳米结构，达到疏水效果。本发明的方法包括如下的制备步骤：
(1)将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗20min，通过超声作用下碱洗和酸洗使钢件表面快速而彻底清洁。
(2)将步骤(1)所述钢件置入0.010-0.025g/ml低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min，然后置于浓度为0.005－0.008g/ml的脂肪胺溶液浸泡15min，如此循环3次。这里使用低浓度盐溶液电解的目的是在钢件表面形成微纳米结构，并为后续电镀锌做好准备。盐溶液浓度过低，电解效率太慢，微纳米结构不明显，达不到疏水效果。盐溶液浓度过高，得到较大的浮凸，容易产生锈蚀，无法得到疏水效果。这里使用脂肪胺溶液浸泡的作用是吸附在电解产生的微小凸起上，减缓其电解，同时可以对凹下部分进一步电解，促进产生微纳米结构。循环3次即可产生预期的疏水效果。
(3)将步骤(2)所述钢件置入电镀液恒流0.1-0.25a电镀60min，所述电镀液成分为：氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l。通过这个步骤在上述微纳米结构基础上进一步形成纳米结构锌层，进一步提高疏水效果。
(4)将步骤(3)所述钢件在5-10％硬脂酸的无水乙醇溶液中浸泡16h，这样与前面得到的锌层形成硬脂酸锌层。
(5)将步骤(4)所述钢件以2℃/min升温速度升温至150-200℃低温回火60min，随炉冷却，得到具有疏水结构的涂层。经过如此处理后得到氧化锌层，并且使微纳米结构更加完善，疏水效果更加显著。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗，再置入0.025g/ml低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min,然后置于浓度为0.008g/ml的脂肪胺溶液浸泡15min，如此循环3次；再置入电镀液(氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l)恒流0.1a电镀60min，然后置入5％硬脂酸/无水乙醇溶液浸泡16h，最后放入管式炉200℃低温回火(升温2℃/min、保温60min)，并随炉冷却，制备得到具有疏水结构的涂层。
实施例2
将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗，再置入0.010g/ml低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min,然后置于浓度为0.008g/ml的脂肪胺溶液浸泡15min，如此循环3次；再置入电镀液(氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l)恒流0.15a电镀60min，然后置入7％硬脂酸/无水乙醇溶液浸泡16h，最后放入管式炉180℃低温回火(升温2℃/min、保温60min)，并随炉冷却，制备得到具有疏水结构的涂层。
实施例3
将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗，再置入0.015g/ml低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min,然后置于浓度为0.007g/ml的脂肪胺溶液浸泡15min，如此循环3次；再置入电镀液(氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l)恒流0.2a电镀60min，然后置入10％硬脂酸/无水乙醇溶液浸泡16h，最后放入管式炉150℃低温回火(升温2℃/min、保温60min)，并随炉冷却，制备得到具有疏水结构的涂层。
实施例4
将钢件首先置入naoh和hcl溶液中超声清洗，再置入0.020g/ml低浓度nacl盐溶液中恒压9v电解45min,然后置于浓度为0.006g/ml的脂肪胺溶液浸泡15min，如此循环3次；再置入电镀液(氯化钠：240g/l、氯化锌：60g/l、硼酸：32g/l、光亮剂：a剂1ml/l、b剂20ml/l)恒流0.25a电镀60min，然后置入8％硬脂酸/无水乙醇溶液浸泡16h，最后放入管式炉160℃低温回火(升温2℃/min、保温60min)，并随炉冷却，制备得到具有疏水结构的涂层。
以上所述仅是本发明优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。