[发明专利]在钛合金上制备超疏水性表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在钛合金上制备超疏水性表面的方法。

背景技术

钛合金因其具有低密度，优异的力学性能和高的抗应力腐蚀裂纹性能而广泛使用在航天器的机械中。主要缺点为抗摩擦磨损性能不好，可以通过表面处理提高其摩擦学性能。在真空中自配副条件下，钛合金表现出高且可变的摩擦系数(μ＞0.5)。因此，通过表面工程技术对钛合金表面进行处理以提高其表面的物理化学性能是十分必要。

中国专利(CN 1439741A)叙述了一种在钛合金上化学镀镍的方法，特点是研制的除膜、活化溶液，在常温条件下，使钛合金表面得到除膜，活化，其除膜、活化时间均缩短到2-5分钟，同时这种钛合金上的镍磷合金镀层含磷量在8％-11％之间，结合力好，耐磨性好。中国专利(CN 1458296A)公开了一种钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬准晶涂层的制备方法，涂层具有良好的高温超塑性，这一特点使铝-铜-铁-铬准晶涂层可以承受与基体热膨胀系数不同而热应力，它具有良好的界面相容性，同时这种准晶具有良好的耐磨、阻燃及抗高温氧化性能。中国专利(CN 1456701A)公开了一种医用钛及钛合金表面活化改性的方法，提供的方法简单，易于实施，对钛或钛合金表面进行高温处理不会对基底金属材料的力学性能带来破坏，也不会对其它不需活化的部位表面造成氧化和氮化，因而不仅对处理设备的要求大大降低，适用批量生产，降低成本，还能够处理形态较大的产品。中国专利(CN 1451783A)为一种钛合金紧固件表面强化及润滑处理，包括表面液态化学硼化和涂覆二硫化钼固体膜润滑剂，提出了一种消除钛合金紧固件螺纹表面粘结的，具有质地坚韧、耐磨、耐挤压的钛合金紧固件表面强化及润滑处理；且设备简单，适用于小尺寸、大批量的钛合金紧固件表面强化。

同时，如我们所知，超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°，并且具有较小的滚动角的表面。这种具有特殊润湿性能的表面一直受到人们的高度关注。超疏水表面由于具有防水、防锈、防雾和自清洁等重要特点，无论是在理论基础研究还是在应用研究中有着极为广泛的应用前景。目前，人们在构造超疏水表面方面已经取得了很大的进步，同时对其形成的机理也有了新的认识。刘维民等人发表在J.Am.Chem.Soc.2005，127：15670-15671的文章显示了一种非常简单而有效的方法构造了铝及其合金超疏水表面，同时表明构造适当的表面粗糙度和在其表面上用低表面能物质进行化学修饰都能有利于超疏水表面的形成。同时他们发表在ChemPhysChem 2006，7：1674-1677的文章提出了一种自生长的方法构造铜超疏水表面。目前关于超疏水表面制备方面的专利基本上有需要低表面能的物质进行化学修饰，或者使用氟涂层。CN 1810912 A专利利用软模板和紫外光固化技术制备超疏水材料。CN 1786086 A专利提出了一种由屋脊超细纤维增强的具有超疏水和疏油表面的含氟涂层的制备方法。CN 1827729 A专利提供一种利用金相砂纸为模板，通过热压、浇注或聚合等方法制备固体材料超疏水表面的方法。CN 1760113 A提出了一种超双亲性和超疏水性的二氧化钛纳米管阵列膜的制备方法。

喷砂是一种传统但很实用的技术。它具有简单、快速、效率高等特点。使用喷砂技术构造表面粗糙度来制备超疏水表面极大的避免了其它方法多步骤、长时间和有污染等特点，为工业生产开辟了一条新的环保途径。目前利用喷砂技术在钛合金上制备超疏水表面尚无文献报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种用喷砂技术在钛合金上形成超疏水表面的方法。

本发明通过如下措施来实现：

一种在钛合金上制备超疏水性表面的方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：

A、在洁净的钛合金表面进行喷砂处理

使用的砂为粒径40目的二氧化硅，工作压强为0.4～0.6MPa，喷枪口与表面之间的工作距离为5～10cm，工作时间为15～20s；

B、钛合金表面的去砂处理

把喷砂好的钛合金表面浸入氢氟酸水溶液，时间为10～25min；

C、清洗和干燥

用去离子水对浸泡好的钛合金进行清洗，以除去钛合金表面的残余物；在空气的气氛中对试样进行干燥。

本发明在B步骤中，氢氟酸水溶液的浓度为0.1～0.5M。

本发明在C步骤中，干燥温度为100～120℃，时间为1～2小时。