一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，是在潜水器外壳表面利用电化学刻蚀法制备能长时间保持超疏水性能的特征结构，该特征结构是由类似天堂凤蝶翅膀反面鳞片和脊条组成，若干鳞片和若干脊条相间排布，鳞片呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板上，脊条则是规则的小长方体结构，鳞片与脊条两种结构交替排布，形成一排，而下排结构重复上排结构，由鳞片和长方体脊条交替排布而形成的特殊结构，是天堂凤蝶翅膀反面微观结构的最佳体现。发明专利技术采用天堂凤蝶翅膀反面微观结构，将潜水器外壳表面加工出类似鳞片和脊条相间排布的结构，能有效地减少外壳生锈，防止海水中微生物对壳体的粘附，同时又显著地降低海水对壳体的腐蚀。

Bionic anti rust corrosion proof submersible shell

The invention discloses a biomimetic anti corrosion submersible shell is in submersible shell surface by using electrochemical etching preparation can maintain the structural characteristics of super hydrophobic properties of the long time, the structure is composed of similar heaven butterfly wings in opposite scales and ridge, several scales and several ridge scales present are arranged alternatively. A right triangle, close to the submarine shell substrate, ridge is a small cuboid structure rules, scales and ridge two structures are alternately arranged, forming a row, and the lower structure upper structure, special structure by scales and rectangular ridge are alternately arranged to form, is the best embodiment the opposite of heaven butterfly wings microstructure. The invention adopts heaven butterfly wings microstructure will be negative, submersible shell surface structure similar to scales and ridge alternate arrangement, can effectively reduce shell rust, prevent the adhesion of microorganisms in the seawater on the shell, but also significantly reduce the corrosion of seawater on the shell.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳
本专利技术涉及一种新型的防止微生物粘附、海水腐蚀的金属潜水器外壳，具体涉及一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，属于水下航行设备

技术介绍
近年来，随着科学技术的持续发展和对能源需求的不断提高，人类对海洋的认识和开发力度亦不断增加，并逐步向深海扩展。潜水器具有海底采样、水中观察测定以及拍摄录象、照相、打捞等功用，广泛应用于海洋基础学科的研究和海洋资源的调查、开发，对这些领域的发展起到重大作用。潜水器在海洋开发中具有无可比拟的优越性。目前，我国正在进行大深度载人潜水器的研制工作。载人潜水器结构中，外壳的设计无疑是重中之重。潜水器外壳除形成并保持潜水器的外形，以提高潜水器的水动力性能之外，还承担着保护潜水器内部设备的重要使命。而实际潜水过程中，海水中存在着大量的微生物和化学物质，由于潜水器外壳长时间与腐蚀水平较高的海水接触，不免对外壳造成细菌粘附、生锈和化学腐蚀等危害，严重时必须停止潜水作业，进行外壳设备维修。针对潜水器外壳生、锈腐蚀这一严重问题，传统改进方法主要有两种：一种是更换潜水器外壳的材质，将传统的金属机械材料替换成耐海水腐蚀的先进材料，例如玻璃钢、钛合金等；另外一种是将潜水器外壳进行表面改性处理，具体是在外壳表面进行涂层或涂料处理，比如聚四氟乙烯涂层、无溶剂防腐蚀涂料等。但是以上改进方法在实际潜水过程中都存在一定的问题：材料刚度不够；投入成本过大；涂层或涂料与壳体附着力不高，容易脱落，使用寿命不长等等。综上所述，设计一种高效的防锈防腐蚀的潜水器外壳具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，主要体现在其表面结构设计。本专利技术对一些典型的超疏水生物表面进行了长时间的浸水试验，旨在发现典型超疏水生物表面随浸水时间的增加，其润湿性是否变化。经研究发现，天堂凤蝶翅膀反面不仅具有明显的超疏水性，而且随着浸水时间的增加，其润湿性没有明显变化，接触角从开始的155.67°到60小时后的133°，一直保持明显的疏水性能。本专利技术受此启发，深入研究天堂凤蝶翅膀反面微观结构，根据相似可行性原则，将天堂凤蝶翅膀反面微观结构进行优化、设计并加工到普通潜水器外壳表面。由于本专利技术的特殊结构，使潜水器外壳可以在相对较长的时间内一直保持超疏水性能，所以海水无法有效地接触到其表面，使其一直保持干爽状态，不轻易生锈，同时又不会被腐蚀。由于不同的潜水器形状千变万化，无法统一，在此，本专利技术用潜水器外壳基板来代替整体外壳，不影响任何实际加工操作。本专利技术的技术方案是在潜水器外壳表面利用电化学刻蚀法制备能长时间保持超疏水性能的特征结构。所述特征结构是由类似天堂凤蝶翅膀反面鳞片和脊条组成。若干鳞片和若干脊条相间排布，单个鳞片长为160μm，宽为80μm，厚度自上而下连续变化，从0μm一直增加到30μm，从侧面来看，鳞片呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板上，鳞片斜边与基板之间的角度为10°。而脊条则是规则的小长方体结构，正面看去，该脊条长160μm，宽20μm，从侧面看，脊条的厚度为20μm。鳞片与脊条之间相隔10μm，两种结构交替排布，形成一排，而下排结构重复上排结构，两排结构之间相隔20μm。由鳞片和长方体脊条交替排布而形成的特殊结构，是天堂凤蝶翅膀反面微观结构的最佳体现。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用天堂凤蝶翅膀反面微观结构，将潜水器外壳表面加工出类似鳞片和脊条相间排布的结构。所述的仿生结构能有效地减少外壳生锈，防止海水中微生物对壳体的粘附，同时又显著地降低海水对壳体的腐蚀。2、本专利技术仅仅是对潜水器外壳进行表面物理该形，而非化学改性，无涂层或涂料，对海洋无污染，环保安全。3、本专利技术无需采用先进材料，在普通潜水器壳体表面即可加工，成本低廉，经济性好。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为鳞片剖视图。图3为脊条剖视图。其中：1-潜水器外壳基板；2-鳞片；3-脊条。具体实施方式请参阅图1、图2和图3所示，本专利技术由潜水器外壳基板1、鳞片2和脊条3组成；若干鳞片2和若干脊条3相间排布，鳞片2长为160μm，宽为80μm，厚度自上而下连续变化，从0μm一直增加到30μm，从侧面来看，整个鳞片2呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板1上，鳞片2斜边与潜水器外壳基板1之间的角度为10°。而脊条3则是规则的小长方体结构，正面看去，所述脊条3长160μm，宽20μm，从侧面看，脊条3的厚度为20μm。鳞片2与脊条3之间相隔10μm，两种结构交替排布，形成一排，而下排结构重复上排结构，两排结构之间相隔20μm。本专利技术的工作过程：将本专利技术所述结构利用电化学刻蚀方法加工到潜水器外壳基板1表面即可。在相对较长时间和较长潜水行程中，鳞片2和脊条3能有效地减少潜水器外壳生锈，防止海水中微生物对潜水器外壳1的粘附，同时又显著地降低海水对潜水器外壳的腐蚀。当潜水作业结束，及时将所述潜水器外壳表面进行适当清洗即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，其特征在于：由潜水器外壳基板(1)、鳞片(2)和脊条(3)组成；若干鳞片(2)和若干脊条(3)相间排布，鳞片(2)长为160μm，宽为80μm，厚度自上而下连续变化，从0μm一直增加到30μm，鳞片(2)呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板(1)上，鳞片(2)的斜边与潜水器外壳基板(1)之间的角度为10°；脊条(3)是规则的小长方体结构，脊条(3)长160μm，宽20μm，脊条(3)的厚度为20μm；鳞片(2)与脊条(3)之间相隔10μm，鳞片(2)与脊条(3)交替排布，形成一排，而下排结构重复上排结构，两排结构之间相隔20μm。

【技术特征摘要】
1.一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，其特征在于：由潜水器外壳基板(1)、鳞片(2)和脊条(3)组成；若干鳞片(2)和若干脊条(3)相间排布，鳞片(2)长为160μm，宽为80μm，厚度自上而下连续变化，从0μm一直增加到30μm，鳞片(2)呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板(1)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志武，付佳，牛士超，冯晓明，王泽，穆正知，李博，张俊秋，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22