[發(fā)明專利]一種耐磨疏水ZrO2涂層的低溫快速制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811404152.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN109487244A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向陽(yáng);曹峰;彭志航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C18/12
• 分類號(hào): C23C18/12
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

提供了一種耐磨疏水ZrO₂涂層的低溫快速制備方法，具體為：將基體材料置于溶劑中進(jìn)行超聲波除污清洗并干燥，首先將基體材料置于配置好的ZrO₂溶液中進(jìn)行整體浸涂，浸涂時(shí)間10s以上；然后將浸涂后的基體材料轉(zhuǎn)移至室溫晾干；最后將晾干后的基體材料轉(zhuǎn)移至烘箱內(nèi)進(jìn)行低溫烘干；自然冷卻至室溫，重復(fù)浸涂?晾干?烘干步驟操作2?5次，即得ZrO₂涂層。本發(fā)明充分利用ZrO₂材料的耐摩特性，發(fā)揮浸涂法步驟簡(jiǎn)單和設(shè)備要求低的特性制備的涂層能夠兼顧耐磨性和高疏水性，效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、能工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體地屬于表面功能涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種耐磨疏水ZrO₂涂層的制備方法。

背景技術(shù)

以荷葉為代表的表面自清潔效應(yīng)，被稱為“荷葉效應(yīng)”，它引起了材料研究者的極大興趣和廣泛關(guān)注?；凇昂扇~效應(yīng)”的疏水表面，其制備途徑包括利用疏水材料來(lái)構(gòu)建表面粗糙結(jié)構(gòu)以及在粗糙表面上修飾低表面能物質(zhì)。疏水材料在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，如在衛(wèi)星天線和雷達(dá)的表面清潔、潛艇水體的減阻，以及石油化工領(lǐng)域內(nèi)管壁修飾等方面具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

目前制備疏水表面或疏水涂層的方法有很多，包括激光刻蝕、靜電噴涂、化學(xué)沉積、電沉積等，其中以上方法獲得的疏水涂層耐磨性較差，這也是制約疏水涂層在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中難推廣的主要原因。如溶液刻蝕金屬銅、鋁等金屬制備疏水表面，靜電紡絲法制備疏水表面等，這些方法制備的微納米結(jié)構(gòu)的表面機(jī)械性能差、經(jīng)過(guò)物理摩擦后會(huì)失去超疏水性能，甚至手指輕微觸碰都可能造成表面結(jié)構(gòu)被破壞，化學(xué)與環(huán)境穩(wěn)定性較差、基底的限制、受到外部沖擊后表面容易損毀而從基底脫落，另外生產(chǎn)成本高等這些都限制了疏水表面的應(yīng)用和推廣。

目前為止，越來(lái)越多的研究者開始關(guān)注機(jī)械強(qiáng)度高和穩(wěn)定性強(qiáng)的耐磨耐久性超疏水表面的制備。有學(xué)者將三氟丙基甲基硅氧烷分散于丙酮的水溶液中并沉積到3D打印多孔材料上通過(guò)相分離的方法最終得到了高機(jī)械強(qiáng)度的超疏水表面，水接觸角可以達(dá)到150°，同時(shí)這種材料還有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐高溫性能，但該方面效率低、成本高。有學(xué)者采用將聚氨酯、環(huán)氧樹脂以及氨基硅油復(fù)配，利用相分離方法制備具有微凸結(jié)構(gòu)的多孔復(fù)合超疏水涂層，但是該方法需要合成聚氨酯溶膠，工藝較繁瑣，固化時(shí)間長(zhǎng)，而且該涂層耐油性差，容易被油污污染，導(dǎo)致超疏水性能被破壞。有學(xué)者采用充分利用氧化鋁材料和可溶性聚四氟乙烯材料的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮大氣等離子噴涂方法和超音速火焰噴涂方法的優(yōu)勢(shì)制備的涂層，有學(xué)者采用超音速等離子噴涂技術(shù)以混合粉末進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)粗糙涂層噴涂，充分發(fā)揮兩者的韌性和硬度等性能，以獲得耐磨性較好的微納粗糙表面，但設(shè)備的要求較高，制備溫度高對(duì)基體要求高，生產(chǎn)成本高等因素限制其應(yīng)用和推廣?？梢钥闯?，上述這些制備方法，要么包含復(fù)雜的合成步驟，要么使用特殊的試劑或設(shè)備，這都對(duì)它們的實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用造成了限制。

綜上所述，為了能使疏水耐磨表面更廣泛的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中，目前亟待解決的問(wèn)題是制備出機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損、具有良好化學(xué)與環(huán)境穩(wěn)定性、制備方法簡(jiǎn)單、不受基底限制的疏水耐磨表面。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中疏水涂層制備方法工藝復(fù)雜、成本高、獲得疏水涂層涂層耐磨性差等缺陷，本發(fā)明提供一種耐磨疏水ZrO₂涂層的低溫快速制備方法，該方法快速、制備溫度低、獲得疏水涂層耐磨性好。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種耐磨疏水ZrO₂涂層的低溫快速制備方法，包括如下步驟：

a)基體材料前處理：將基體材料整體置于溶劑中進(jìn)行超聲波除污清洗并干燥，以備待用；

b)浸涂工藝：將基體材料整體置于配置好的ZrO₂溶液中進(jìn)行整體浸涂，得到表面有涂層的基體材料；

c)室溫晾干：將表面有涂層的基體材料轉(zhuǎn)移至室溫晾干；