[发明专利]一种耐用型抗冰超疏水不锈钢涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐用型抗冰超疏水不锈钢涂层的制备方法。不锈钢涂层表面经低表面能物质处理后呈现出良好的疏水性能，抗冰时间长。本发明采用电沉积法和水热法制备ZnO涂层，先采用电沉积在不锈钢表面制备ZnO种子层，再采用水热法在ZnO种子层上进行生长；然后在一定的温度和时间下进行煅烧后，再用低表面能物质十二硫醇乙醇溶液进行处理，即获得超疏水ZnO涂层；最后将超疏水ZnO涂层在紫外线下照射不同时间，即获得疏水ZnO涂层和亲水ZnO涂层。本发明简单高效，原料廉价可得，应用范围广泛，所得超疏水涂层表面与水的接触角大于150°，滚动角小于5°，超疏水涂层的抗冰性能优良，易于进行大规模生产和应用。

技术领域

本发明涉及不锈钢材料技术领域，具体涉及一种耐用型抗冰超疏水不锈钢涂层的制备方法。

背景技术

特殊的表面润湿行为(超疏水表面)一直是材料研究领域关注的热点。灵感来自莲花，由于其表面的微纳结构和低表面能，导致其表面与水之间的接触角大于150°，滚动角小于10°，液滴在其上保持球形并且很容易滚动，被认为是“莲花效应”，在自洁、防腐、油水分离、防冰、微流控设备等方面的广泛应用引起了人们极大的兴趣。利用超疏水表面来防止或延迟结冰过程已成为研究的热点。超疏水表面具有抗冰性能可归因于以下原因：一个是在结冰之前可将水去除，另一个是由较低的凝固点或传热屏障引起的结晶延迟。因此，制备抗冰性良好的超疏水涂层至关重要。

不锈钢是最重要的工程材料之一，已被广泛用于建筑和机械工程领域。因此，制备抗冰性能良好的超疏水不锈钢表面涂层具有十分重要意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种耐用型抗冰超疏水不锈钢涂层的制备方法，简单高效，原料廉价可得，应用范围广泛。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种耐用型抗冰超疏水不锈钢涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤，

一、将不锈钢片用砂纸打磨，然后用丙酮超声清洗；

二、配制0.01～0.1mol/L的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液，将其置于恒温水浴锅中1～3h；

三、采用的直流稳压电源控制电压为1～3V，电沉积时间为1～10min；

四、配制浓度为0.05～0.5mol/L的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液，逐滴加入氨水，直至PH计的测量值为9～12；

五、将表面已沉积ZnO的不锈钢片放入反应釜中，倒入步骤四配制好的溶液，将反应釜置于80～120℃真空干燥箱中3～6h；

六、将保存好的样品放入真空烧结炉中进行烧结；

七、将烧结后的样品置于配制比例为1:500～1000的十二硫醇乙醇溶液浸泡1～10min，制备出超疏水ZnO样品，将超疏水样品分成三批；

八、将第一批样品用于测量其接触角和滚动角，其表面接触角为155°～165°，滚动角为3°～6°；

九、将第二批样品用紫外光照射10～20h后制备出疏水ZnO样品；

十、将第三批样品用紫外光照射20h～30h后制备出亲水ZnO样品；

十一、将三种样品置于制冷台上，将制冷台的温度调节为0℃～-15℃，将2～5μL的水滴分别滴于三种样品上，记录水滴结冰所用的时间。

优选的，所述步骤一中采用丙酮超声清洗的时间为10～20min。

优选的，所述步骤六中烧结温度为180～250℃，煅烧时间为3～6h。