[發(fā)明專利]一種低表面能修飾方式實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211115485.X
• 申請(qǐng)日: 2022-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115198258A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于征磊;徐澤洲;郭云婷;劉宇霆;信仁龍;陳立新;劉瑞堯;李倫翔;張志輝;任露泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C22/02
• 分類號(hào): C23C22/02;C23C22/78;C23C22/73;B23K26/352
• 代理公司: 安徽濰達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34166
• 代理人: 張丙松

本發(fā)明公開(kāi)了一種低表面能修飾方式實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水的方法，涉及材料表面加工技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：S1；對(duì)金屬材料表面依次進(jìn)行打磨拋光去除表面氧化皮，在乙醇溶液中進(jìn)行超聲清洗，清洗后使用去離子水沖洗，最后將金屬材料放置于空氣中自然晾干備用；S2；對(duì)S1中晾干后的金屬材料進(jìn)行納秒激光加工，選擇合適的加工路徑，并設(shè)定適合的納秒激光加工參數(shù)，在金屬材料表面獲得微納結(jié)構(gòu)；S3；將S2中加工后的樣品置于氟化處理液中，進(jìn)行超聲氟化處理5?10分鐘，氟化處理后取出置于空氣中晾干；本方法通過(guò)超聲氟化處理，能快速實(shí)現(xiàn)金屬的低表面能修飾，從而高效率的實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水，以達(dá)到改善材料表面功能性的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料表面加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種低表面能修飾方式實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水的方法。

背景技術(shù)

金屬材料表面實(shí)現(xiàn)超疏水功能性對(duì)于提高金屬表面耐腐蝕性、自清潔性以及防冰防霧等功能特性具有重要的意義。實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水功能性一般分為兩步，其一是微納結(jié)構(gòu)的制造，以提高金屬表面粗糙度。其次是低表面能物質(zhì)的修飾，降低金屬的表面能。其中微納結(jié)構(gòu)的制造往往采用激光加工，酸蝕堿蝕，靜電紡絲以及化學(xué)刻蝕等手段，其中激光加工以其高重復(fù)性、加工效率高無(wú)污染等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于金屬表面的微納結(jié)構(gòu)制造，尤其是納秒激光由于成本低、長(zhǎng)期穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單、加工過(guò)程中耐久性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。而對(duì)于低表面能物質(zhì)修飾而言，常用的方式主要有低溫?zé)崽幚恚珻離子注入以及氟化處理等方式，然而低表面能處理的手段往往需要較長(zhǎng)時(shí)間，如低溫?zé)崽幚硇枰?-2小時(shí)；C離子注入后，久置于空氣中需要10小時(shí)以上；單一的氟化處理需要24小時(shí)以上，即使加入電磁攪拌氟化處理也需要2小時(shí)以上。因此，選用納秒激光加工對(duì)金屬表面進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)的制造，并尋求一種高效的低表面能修飾手段，實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水功能性具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低表面能修飾方式實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水的方法，以超短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)金屬表面的低表面能修飾，在保證制備方式簡(jiǎn)單的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)超短時(shí)間內(nèi)金屬表面超疏水特性；創(chuàng)新地提出了一種新的低表面能修飾手段——超聲氟化處理，其主體思路為：在NiTi合金、鋁合金、鈦合金、鋼表面通過(guò)納秒激光加工構(gòu)建微納結(jié)構(gòu)后，通過(guò)超聲氟化處理進(jìn)行低表面能修飾，最后通過(guò)接觸角測(cè)量潤(rùn)濕性。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低表面能修飾方式實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水的方法，包括如下步驟：

S1；對(duì)金屬材料表面依次進(jìn)行打磨拋光去除表面氧化皮，在乙醇溶液中進(jìn)行超聲清洗，清洗后使用去離子水沖洗，最后將金屬材料放置于空氣中自然晾干備用；

S2；對(duì)S1中晾干后的金屬材料進(jìn)行納秒激光加工，選擇合適的加工路徑，并設(shè)定適合的納秒激光加工參數(shù)，在金屬材料表面獲得微納結(jié)構(gòu)；加工路徑可以為網(wǎng)格狀、溝槽狀或者蜂窩狀等任意能形成微納分級(jí)結(jié)構(gòu)的加工路徑即可；

S3；將S2中加工后的樣品置于氟化處理液中，進(jìn)行超聲氟化處理5-10分鐘，氟化處理后取出置于空氣中晾干。

更進(jìn)一步而言，所述S1中的金屬材料可以是NiTi合金、鋁合金、Ti6Al4V合金或者鋼等。

更進(jìn)一步而言，所述S2中設(shè)定的納秒激光加工參數(shù)為：功率為10-14W，掃描速度為500-900mm/s，掃描間距為40-100μm，掃描次數(shù)3-5次。

更進(jìn)一步而言，所述S2中的微納結(jié)構(gòu)加工路徑為網(wǎng)格狀。

更進(jìn)一步而言，所述S2中的微納結(jié)構(gòu)為仿荷葉的乳突結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步而言，所述S3中的氟化處理液為將1 wt%全氟三甲氧基硅烷溶于乙醇溶液中獲得。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明開(kāi)拓性地提出了一種新的表面修飾手段，相對(duì)于原始的手段，本方法通過(guò)超聲氟化處理，能快速實(shí)現(xiàn)金屬的低表面能修飾，從而高效率的實(shí)現(xiàn)金屬表面超疏水，以達(dá)到改善材料表面功能性的目的。