[实用新型]一种钢基耦合仿生自清洁结构

说明书

技术领域

本实用新型属于自清洁表面制备领域，具体涉及一种钢基耦合仿生自清 洁结构。

背景技术

中国作为制造业大国，各类特殊用途的输送管道(石油、化工、海水) 以及各类密封管道的制造占世界70％以上，这些管道大都采用不锈钢或者普 通钢材制造。当这些管道在潮湿的环境中使用时，由于钢材自身的特点，长 时间使用就会生锈、断裂，失去使用价值。在我国的铁路建设中，铁路轨道 使用的钢材在自然环境中经受着风吹雨打，如不定期进行保养，轨道就会生 锈无法使用，在冬日下雪时铁路轨道上覆盖的积雪还会影响火车的正常通行。

为了解决这一系列问题，科研人员把目光投向自然界。他们发现自然界 中有很多动植物具有超疏水性能，并且具有超疏水性能的动植物表面具有一 定的防腐、减磨减阻、防水、自清洁等性能，其中最具有代表性的植物则是 “出淤泥而不染”的荷叶。科研人员根据荷叶表面的微观形貌仿生制造出具 有一定功能的材料，但制备方法复杂、操作不便，化学修饰时还会产生一些 环境污染。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种钢基耦合仿生 自清洁结构，该结构其内部成分和结构呈现合理的梯度化。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种钢基耦合仿生自清洁结构，该结构由下至上依次为：钢基层、喷砂 层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80um；沉积层的厚度为30-35um， 表面接触角为120°-150°。

本实用新型的有益效果是：本实用新型制作工艺相对简单、性能稳定、 成本低，通过喷砂处理的金属基底表面，沉积后增加了其表面的接触角，而 且增大了沉积层与基底的接触面积，增强了与基底材料的结合能力，增加了 材料的抗疲劳强度。

附图说明

图1本实用新型一种钢基耦合仿生自清洁结构示意图。

图2基底经过喷砂和电沉积处理后表面形貌改变。

图3本实用新型采用不同电压制备出各表面静态接触角图。

图4本实用新型钢基耦合仿生自清洁结构在电压14V时制备出的试样其 表面自清洁性能测试图。

图中：1、钢基底，2、喷砂层和3、沉积层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

一种钢基耦合仿生自清洁结构，如图1所示，该结构由下至上依次为： 钢基层、喷砂层和沉积层；所述喷砂层的表面粗糙度为60-80μm；沉积层的 厚度为30-35μm，表面接触角为120°-150°。喷砂层的材料为钢砂粒子，粒 度约为150-200目。沉积层的材料为Ni，电沉积液的组份为：硫酸镍：285g/L， 柠檬酸：100g/L，氨水：100-150mL/L，PH为7.4-7.6；沉积处理过程中电压 为6V，时间为3min。

如图2所示，基底经过喷砂和电沉积处理后其表面形貌改变，形成簇状 的“菜花镍”，而且试样表面的晶粒簇分布均匀，其表面静态接触角也达到 150°，呈超疏水状态。

如图3所示，基底在不同电沉积电压下制备出的疏水表面的静态接触角 不同，经过抛光基底与电沉积电压6V、8V、10V、12V、14V、16V接触角 的对比，不难发现经过电沉积的试样表面接触角显著提高，随着电沉积电压 的增加，其表面的接触角也再增加，但当电压达到16V时，其表面的接触角 在减小。从图可以看出电沉积电压的最佳参数为14V，其试样表面达到超疏 水状态；

图4为本实用新型钢基耦合仿生自清洁结构在电压14V时制备出的试样 其表面自清洁性能测试图，在试样表面洒上一层均匀的白色粉末，然后在试 样表面滴一滴水，水珠滚过试样表面带走了其表面的白色粉末，使水滴经过 的地方清洁如初。