[發(fā)明專利]超疏水碳鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110037793.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112853258B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏蜀雋;金政偉;石立軍;張安貴;潘愛庶;井云環(huán);邱守賢;莊壯;王亮;丁鵬;蘇慧;胡曉川;江永軍;王英;胥偉華;趙娜娜;馬自有;王倩
• 申請（專利權(quán)）人: 國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: C23C8/14
• 分類號: C23C8/14;C23C8/80;C09D183/08
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉亭亭

1.一種超疏水碳鋼，其特征在于，所述超疏水碳鋼包括碳鋼基材以及原位生長在碳鋼基材表面的納米片層，并且所述納米片層表面修飾有低表面能物質(zhì)；

其中，所述納米片層中，納米片在二維平面內(nèi)沿110晶面的方向生長分布在碳鋼基材的表面；

其中，單個納米片的長度為0.2-1μm，厚度為20-50nm；從基材到遠(yuǎn)離基材的方向，所述單個納米片的寬度呈現(xiàn)由寬到窄的趨勢，所述單個納米片與基材連接的部分的寬度為0.8-1.2μm；

所述低表面能物質(zhì)為硅烷類低表面能物質(zhì)，其中，所述硅烷類低表面能物質(zhì)選自F13-F17的氟硅烷中的至少一種；

其中，納米片結(jié)構(gòu)的原位生長方法為在氧氣氣氛下對刻蝕后的碳鋼基材進(jìn)行退火處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水碳鋼，其中，所述納米片包含F(xiàn)e和Fe₃O₄。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水碳鋼，其中，所述納米片包含F(xiàn)e、Fe₃O₄和Fe₂O₃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水碳鋼，其中，以Fe元素和O元素的總重量為基準(zhǔn)，所述納米片層中Fe元素的含量為30-40重量%，O元素的含量為60-70重量%。

5.一種超疏水碳鋼的制備方法，其特征在于，該方法包括：對碳鋼基材依次進(jìn)行預(yù)處理、納米片結(jié)構(gòu)的原位生長和低表面能處理，得到超疏水碳鋼；

其中，該方法進(jìn)一步包括：

（1）預(yù)處理：對碳鋼基材進(jìn)行刻蝕處理，得到刻蝕后的碳鋼基材；

（2）納米片結(jié)構(gòu)的原位生長：在氧氣氣氛下對刻蝕后的碳鋼基材進(jìn)行退火處理，得到原位生長有納米片結(jié)構(gòu)的碳鋼基材；

（3）低表面能處理：將原位生長有納米片結(jié)構(gòu)的碳鋼基材和低表面能物質(zhì)接觸，得到所述超疏水碳鋼；

步驟（1）中，所述刻蝕的方式包括：使用無機(jī)酸對除雜處理后的碳鋼基材進(jìn)行表面刻蝕，得到刻蝕后的碳鋼基材；其中，所述無機(jī)酸的濃度為1-5重量%，刻蝕時間為3-5min；

步驟（2）中，所述退火的方式包括：將刻蝕后的碳鋼基材在氧氣氣氛中升溫至400-600℃，然后退火1-2h，冷卻至室溫，得到原位生長有納米片結(jié)構(gòu)的碳鋼基材；其中，升溫速率為4-6℃/min；

所述低表面能物質(zhì)為硅烷類低表面能物質(zhì)，所述硅烷類低表面能物質(zhì)選自F13-F17的氟硅烷中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，該方法還包括：在對碳鋼基材進(jìn)行刻蝕處理前，對所述碳鋼基材進(jìn)行除雜處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟（3）中，所述接觸的時間為0.2-1h。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述硅烷類低表面能物質(zhì)選自三甲氧基-1H,1H,2H,2H-十七氟癸基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十七氟癸基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任意一項所述的方法制備得到的超疏水碳鋼。