[發明專利]一種耐用型抗冰超疏水不銹鋼涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202010063123.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111155089A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 薛名山;殷祚炷;羅一丹;洪珍;謝嬋;謝宇;王法軍;歐軍飛
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C25D9/04;C23C26/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 黃文亮

本發明公開了一種耐用型抗冰超疏水不銹鋼涂層的制備方法。不銹鋼涂層表面經低表面能物質處理后呈現出良好的疏水性能，抗冰時間長。本發明采用電沉積法和水熱法制備ZnO涂層，先采用電沉積在不銹鋼表面制備ZnO種子層，再采用水熱法在ZnO種子層上進行生長；然后在一定的溫度和時間下進行煅燒后，再用低表面能物質十二硫醇乙醇溶液進行處理，即獲得超疏水ZnO涂層；最后將超疏水ZnO涂層在紫外線下照射不同時間，即獲得疏水ZnO涂層和親水ZnO涂層。本發明簡單高效，原料廉價可得，應用范圍廣泛，所得超疏水涂層表面與水的接觸角大于150°，滾動角小于5°，超疏水涂層的抗冰性能優良，易于進行大規模生產和應用。

技術領域

本發明涉及不銹鋼材料技術領域，具體涉及一種耐用型抗冰超疏水不銹鋼涂層的制備方法。

背景技術

特殊的表面潤濕行為(超疏水表面)一直是材料研究領域關注的熱點。靈感來自蓮花，由于其表面的微納結構和低表面能，導致其表面與水之間的接觸角大于150°，滾動角小于10°，液滴在其上保持球形并且很容易滾動，被認為是“蓮花效應”，在自潔、防腐、油水分離、防冰、微流控設備等方面的廣泛應用引起了人們極大的興趣。利用超疏水表面來防止或延遲結冰過程已成為研究的熱點。超疏水表面具有抗冰性能可歸因于以下原因：一個是在結冰之前可將水去除，另一個是由較低的凝固點或傳熱屏障引起的結晶延遲。因此，制備抗冰性良好的超疏水涂層至關重要。

不銹鋼是最重要的工程材料之一，已被廣泛用于建筑和機械工程領域。因此，制備抗冰性能良好的超疏水不銹鋼表面涂層具有十分重要意義。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種耐用型抗冰超疏水不銹鋼涂層的制備方法，簡單高效，原料廉價可得，應用范圍廣泛。

本發明為解決上述問題所提供的技術方案為：一種耐用型抗冰超疏水不銹鋼涂層的制備方法，所述方法包括以下步驟，

一、將不銹鋼片用砂紙打磨，然后用丙酮超聲清洗；

二、配制0.01～0.1mol/L的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液，將其置于恒溫水浴鍋中1～3h；

三、采用的直流穩壓電源控制電壓為1～3V，電沉積時間為1～10min；

四、配制濃度為0.05～0.5mol/L的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液，逐滴加入氨水，直至PH計的測量值為9～12；

五、將表面已沉積ZnO的不銹鋼片放入反應釜中，倒入步驟四配制好的溶液，將反應釜置于80～120℃真空干燥箱中3～6h；

六、將保存好的樣品放入真空燒結爐中進行燒結；

七、將燒結后的樣品置于配制比例為1:500～1000的十二硫醇乙醇溶液浸泡1～10min，制備出超疏水ZnO樣品，將超疏水樣品分成三批；

八、將第一批樣品用于測量其接觸角和滾動角，其表面接觸角為155°～165°，滾動角為3°～6°；

九、將第二批樣品用紫外光照射10～20h后制備出疏水ZnO樣品；

十、將第三批樣品用紫外光照射20h～30h后制備出親水ZnO樣品；

十一、將三種樣品置于制冷臺上，將制冷臺的溫度調節為0℃～-15℃，將2～5μL的水滴分別滴于三種樣品上，記錄水滴結冰所用的時間。

優選的，所述步驟一中采用丙酮超聲清洗的時間為10～20min。

優選的，所述步驟六中燒結溫度為180～250℃，煅燒時間為3～6h。