一种SiO制造技术

本发明专利技术涉及一种SiO

【技术实现步骤摘要】
一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法和应用
本专利技术属于不锈钢刻蚀
，具体涉及一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。不锈钢由于具有较高的耐腐蚀性和优异的机械性能,是工业生产及生活中最广泛使用的金属材料之一。然而不锈钢在某些极端条件下的使用仍具有一定的局限性，如对液体的粘附性极大、在重污染或高湿环境中的耐蚀性有待提高等。超疏水材料在各个领域有着广泛的应用，如抗污染的油水分离膜材料、防冰涂层、自清洁玻璃、减阻应用等。虽然有大量的工艺方法(如凝胶-溶胶法、化学沉积法、模板法等)可以用来研制仿生超疏水材料，然而这些工艺条件具有成本高、工艺复杂、性能结构较差、耐蚀性差、耗时长等缺点。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法和应用。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：第一方面，一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，所述方法为：将不锈钢样件放入含有二氧化硅的氢氟酸溶液中，进行刻蚀，刻蚀后的不锈钢样件放在硬脂酸乙醇溶液中进行修饰，得到刻蚀后的不锈钢。不锈钢有着较高的耐蚀性，因而比较难腐蚀，不易产生制备超疏水表面所需的复杂微观表面结构，这也导致蚀刻法中的蚀刻时间往往较长，且后期需要价格昂贵的含氟修饰剂进行表面修饰。本专利技术在氢氟酸溶液中溶解一定比例的二氧化硅粉末，刻蚀后使不锈钢的表面更容易形成复杂的微纳复合表面微观形貌，再经不含氟的普通修饰剂(如硬脂酸)修饰后，即可制备成性能卓越的不锈钢超疏水表面。第二方面，上述方法制备得到的不锈钢材料。最大静水接触角为162.45°，最小滑动角为4.8°。第三方面，上述不锈钢材料或上述方法在航空航天、航海、油气采运、建筑、装饰材料、餐饮用具、高速列车等领域中的应用。不锈钢材料的应用领域广泛，本专利技术制备的不锈钢材料具有更好的超疏水性，制备方法相比于溶胶-凝胶法、化学沉积法、模板法得到的不锈钢材料，具有疏水性更好，工艺简单易行，耗时短，成本大幅降低的优点。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用一步腐蚀和低成本硬脂酸改性技术，在304不锈钢表面成功制备了超疏水表面；(2)在室温下，经SiO2辅助HF刻蚀和表面能降低处理后，刻蚀样品的最大静水接触角为162.45°，最小滑动角为4.8°。与未加SiO2相比，其静态水接触角增加22.23°；(3)首次报道了SiO2的存在对Fe不同晶面的刻蚀过程有明显的促进作用，从而在微观结构表面形成纳米结构，这种表面复合微纳结构使得经无氟修饰剂改性后即可达到优良的超疏水效果；(4)未加SiO2时，其最佳刻蚀时间为105min；而加入SiO2辅助HF刻蚀后，最佳刻蚀时间为20min，且即便只刻蚀5min也能达到静态水接触角为151.17°的超疏水效果；(5)未加SiO2时，制备得到的样品最佳静态水接触角为140.22°，而加入SiO2辅助HF刻蚀时，样品最佳静态水接触角为162.45°；(6)耐蚀性和耐磨性试验表明，与未经处理的不锈钢相比，制备的超疏水表面具有优异的耐蚀性，同时保持了良好的机械稳定性；(7)该方法具有制备效率高、成本大幅降低、可流水作业等优点，具有很大的工业应用潜力。附图说明构成本专利技术的一部分说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为实施例1和对比例1的不锈钢表面SEM图，图1a为对比例1的不锈钢表面SEM图，图1b为实施例1的不锈钢表面SEM图；图2为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的水接触角和水滚动角的对比图；图3为实施例1、对比例1、对比例2、未处理的水接触角对比图，其中横坐标的a为未处理，b为硬脂酸改性，c为HF刻蚀和硬脂酸改性，d为SiO2辅助HF刻蚀和硬脂酸改性；图4为不同蚀刻时间下的SEM图，其中a为未处理不锈钢，b为实施例2刻蚀，c为实施例3刻蚀，d为实施例4刻蚀，e为实施例1刻蚀，f为实施例5；图5为实施例1得到的不锈钢材料的XRD测试图；图6为实施例1得到的不锈钢材料的EDS图，其中，a为未处理的304不锈钢，b为HF蚀刻后的304不锈钢，c为SiO2辅助HF蚀刻后的304不锈钢。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。第一方面，一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，所述方法为：将不锈钢样件放入含有二氧化硅的氢氟酸溶液中，进行刻蚀，刻蚀后的不锈钢样件放在硬脂酸乙醇溶液中进行修饰，得到刻蚀后的不锈钢。发现SiO2对蚀刻过程中不锈钢基体表面微观纳米级结构的形成有着显著的促进作用。SiO2在刻蚀过程中与HF反应生成的H2FSiO6会促进基体表面微米级结构上的纳米级结构生长，从而极大地增加了固体表面粗糙度。本实验方法的原理为：在低表面能材料上构建特殊的微纳米分级结构；用低表面能修饰剂修饰具有特殊微纳米分级结构的表面。本专利技术的方法在不锈钢的表面形成的微观形貌，层次结构分明，经无氟改性剂修饰降低其表面能后得到的疏水特性优于使用传统刻蚀并使用含氟改性剂的样品。无氟改性剂包括无机酸和过氧化氢、环状胺类化合物等的组合物。在本专利技术的一些实施方式中，不锈钢样品的原料为200不锈钢、300不锈钢、301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、305不锈钢、308不锈钢、309不锈钢、310不锈钢、314不锈钢、316不锈钢、317不锈钢、347不锈钢、348不锈钢、400不锈钢、408不锈钢、409不锈钢、410不锈钢、420不锈钢、430不锈钢、440不锈钢、500不锈钢、600不锈钢、630不锈钢等型号的不锈钢；优选的，不锈钢样品的原料为304不锈钢、316不锈钢。本专利技术的方法在不锈钢的表面形成超疏水复杂纳米结构，提高不锈钢的超疏水性能。在本专利技术的一些实施方式中，不锈钢样件在进行刻蚀之前先进行表面的预处理，预处理包括去除氧化层和清洗。先在不锈钢的表面进行预处理，可以使不锈钢表面的污染物去除。在本专利技术的一些实施方式中，去除氧化层的方法为：利用砂纸进行打磨，分别利用300-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiO

【技术特征摘要】
1.一种SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，其特征在于：所述方法为：将不锈钢样件放入含有二氧化硅的氢氟酸溶液中，进行刻蚀，刻蚀后的不锈钢样件放在硬脂酸乙醇溶液中进行修饰，得到处理后的不锈钢。


2.如权利要求1所述的SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，其特征在于：不锈钢样品的原料为200不锈钢、300不锈钢、301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、305不锈钢、308不锈钢、309不锈钢、310不锈钢、314不锈钢、316不锈钢、317不锈钢、347不锈钢、348不锈钢、400不锈钢、408不锈钢、409不锈钢、410不锈钢、420不锈钢、430不锈钢、440不锈钢、500不锈钢、600不锈钢或630不锈钢。


3.如权利要求1所述的SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，其特征在于：不锈钢样件在进行刻蚀之前先进行表面的预处理，预处理包括去除氧化层和清洗。


4.如权利要求3所述的SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，其特征在于：去除氧化层的方法为：利用砂纸进行打磨，分别利用300-1800目的砂纸打磨。


5.如权利要求1所述的SiO2辅助HF刻蚀不锈钢制备超疏水表面的方法，其特征在于：HF-SiO2复合刻蚀液中SiO2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗波，徐春玲，赵佳伟，周广岩，姜琛，王凯，饶云龙，刘文港，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37