45＃鋼超疏水表面的構(gòu)筑及其防腐蝕和摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、碳鋼因其價格低廉和良好的切削加工性而被廣泛用于機(jī)械制造業(yè)，然而相對較差的耐磨損和耐腐蝕性能大大限制了碳鋼的使用范圍。雖然傳統(tǒng)處理方法能有效的保護(hù)金屬并減少材料的摩擦磨損，但是其操作復(fù)雜，有時會破壞環(huán)境并危害人類健康。近年來，受“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā)，接觸角大于150°的超疏水表面使得水分子很難滲入基材，同時還能有效的減小摩擦副間的實(shí)際接觸面積，因而在提高材料的防腐蝕和摩擦學(xué)方面有著潛在的應(yīng)用前景。本文通過化學(xué)刻蝕、水熱合成、化學(xué)鍍鎳三種方法

2、構(gòu)筑了多種具有超疏水性能的45＃鋼，系統(tǒng)的研究了45＃鋼的結(jié)構(gòu)組成與潤濕行為、摩擦學(xué)、耐蝕性之間的關(guān)系。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用化學(xué)刻蝕法對45＃鋼表面進(jìn)行織構(gòu)化，得到具有微孔和納米片狀的多尺度等級結(jié)構(gòu)，分析該粗糙結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。然后用低表面能分子修飾使45＃鋼表面具有超疏水性能。極化曲線表明制備的超疏水45＃鋼能有效的阻止腐蝕性介質(zhì)擴(kuò)散到基材，從而對金屬起到很好的保護(hù)作用。而且，該超疏水表面的摩擦系數(shù)能夠在6000s內(nèi)穩(wěn)

3、定保持在0.11左右。同時該表面在500g的載荷下，與砂紙對磨距離達(dá)到100cm時仍能保持超疏水性，表現(xiàn)出良好的減摩以及耐磨特性。⑵通過水熱法在45＃鋼表面合成了三維花狀結(jié)構(gòu)的MoS2，低表面能分子修飾后得到同時具有超疏水和超疏油性能的45＃鋼。探討了不同反應(yīng)時間對MoS2形貌和潤濕性能的影響。結(jié)果表明和未經(jīng)處理的45＃鋼相比，極化曲線的自腐蝕電位升高而腐蝕電流密度減小，同時進(jìn)一步考察了樣品在3.5 wt％的NaCl溶液中浸泡不同時間后

4、接觸角的變化。此外，該超疏水45＃鋼表面的摩擦系數(shù)在0.15左右，明顯小于相同條件下基材的摩擦系數(shù)0.45，減摩性得到一定的改善。⑶采用化學(xué)鍍法在45＃鋼表面獲得具有微米突起、納米棒狀仿荷葉結(jié)構(gòu)的鍍鎳層，低表面能分子修飾后得到超疏水45＃鋼。探討鍍鎳時間對45＃鋼表面潤濕性、摩擦學(xué)和防腐性能的影響。結(jié)果表明，施鍍3h后樣品表層均勻致密且鎳層厚度能達(dá)到7μm。和基材相比，鍍鎳后的超疏水45＃鋼自腐蝕電位明顯正移，表現(xiàn)出很好的耐蝕性。此外，