【摘 要】
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通过化学蚀刻法在不锈钢表面制备粗糙的微纳米结构,再经低表面能物质修饰改性制备超疏水不锈钢表面是一种较为常见的表面处理方法。但由于不锈钢表面氧化膜厚薄不均,且在生产加工过程中极易产生划痕沟槽。所以在化学蚀刻的过程中会出现蚀刻极不均匀的现象,具体表现为所制得的不锈钢表面粗糙结构分布不均匀,且蚀刻效果差,耗时时间长。基于以上现状,本论文以AISI 304不锈钢为研究对象进行了以下两个超疏水改性制备体系的
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通过化学蚀刻法在不锈钢表面制备粗糙的微纳米结构,再经低表面能物质修饰改性制备超疏水不锈钢表面是一种较为常见的表面处理方法。但由于不锈钢表面氧化膜厚薄不均,且在生产加工过程中极易产生划痕沟槽。所以在化学蚀刻的过程中会出现蚀刻极不均匀的现象,具体表现为所制得的不锈钢表面粗糙结构分布不均匀,且蚀刻效果差,耗时时间长。基于以上现状,本论文以AISI 304不锈钢为研究对象进行了以下两个超疏水改性制备体系的研究。采用活化前处理工艺与化学蚀刻相结合的方法,通过活化前处理工艺去除不锈钢表面厚薄不均的氧化膜及沟槽,再通过Fe Cl3·6H2O和浓盐酸的混合蚀刻液对不锈钢表面进行化学腐蚀,在不锈钢表面制备得到的微纳米复合结构相比于未经活化前处理直接蚀刻表面更为均匀。通过水接触角测量、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、电化学交流阻抗及动电位极化曲线等方法探讨了活化前处理工艺时间、蚀刻时间、蚀刻液配比、蚀刻温度等因素对不锈钢表面微纳米结构的影响。结果表明对不锈钢表面先进行电化学活化3min,再置于35℃的蚀刻温度下的混合蚀刻液（含1.01mol/L HCl和1.23mol/L Fe Cl3·6H2O）中蚀刻1h时后得到的不锈钢试片表面粗糙结构较为理想,最后经低表面能物质修饰改性后,其水接触角可达155.30°。并在此基础上进一步研究了对蚀刻基材表面进行着色处理制备彩色超疏水不锈钢的可行性,实验结果表明电化学方波着色可较好地保留表面粗糙结构,获得水接触角为151.83°的彩色超疏水表面。在改进前处理方法的基础上,进一步尝试将物理的喷砂工艺引入蚀刻过程中,采用纳米粒子超声震荡轰击辅助蚀刻工艺在不锈钢表面制备了比常规化学蚀刻条件下分布更均匀的微纳米复合孔洞结构。研究了超声蚀刻方式以及蚀刻时间对不锈钢表面形貌、超疏水性能及耐腐蚀性能的影响。经实验对比发现经超声作用可有效减少不锈钢基材表面粗糙结构形成的时间,且加入纳米Si O2颗粒撞击后,可有效改善蚀刻效果,得到的粗糙化均匀一致的表面,经低表面能物质修饰改性后,不锈钢表面水接触角可达161.41?,且耐腐蚀性能也有所提升。
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