【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及不锈钢表面处理，尤其涉及一种在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法。
技术介绍
1、飞机在高空低温高湿环境中飞行时表面极易结冰，严重影响飞机的飞行安全。复杂多变的结冰直接改变了机翼的升力外形，严重影响了飞机的气动特性，造成升力下降、阻力增加、失速攻角提前、最大可用升力系数下降等一系列危害，极大限制飞机尤其是民机的运力，造成交通资源的浪费。时至今日，飞机结冰问题仍然是航空领域亟待解决的重要问题。
2、近年来，仿生超疏水材料快速兴起与发展，微纳结构超疏水表面凭借低表面能和粗糙微结构，表现出优异的动态超疏水性能、结冰延迟性能和冰层粘附特性，被认为是一种理想的超低能耗防/除冰技术，具有良好的应用前景。然而，飞机在高空飞行过程中，超疏水表面防冰因素之一的微纳结构容易遭到破坏，从而改变液滴在表面的润湿状态，最终破坏表面防冰特性，所以关于超疏水表面长效防冰性能与环境稳定性增强研究尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法。
2、为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，包括以下步骤：
4、步骤1，在基底材料表面加工光刻胶结构，制得含有光刻胶结构的基底；
5、步骤2，将所述含有光刻胶结构的基底依次在hf溶液、hf与h2o2的混合溶液中刻蚀，以制得具有阵列结构的基底；
6、步骤3，去除具有
7、步骤4，向基底材料阵列表面喷涂低密度聚乙烯微米颗粒、ptfe纳米颗粒和无水乙醇的混合液，干燥，得到表面喷涂有复合超疏水涂层的基底材料；
8、步骤5，将步骤4所得基底材料烧结处理后冷却，获得复合超疏水涂层。
9、优选的，在步骤1前，对基底材料进行预处理，所述预处理包括对基底材料进行打磨、除油清洗，然后干燥备用。
10、优选的，步骤1采用基于数字微镜器件的无掩模光刻技术在基底材料表面加工光刻胶结构。
11、优选的，所述基底材料为不锈钢。
12、优选的，步骤1中，所述光刻胶保留的区域为80×80μm的正方形区域。
13、优选的，所述阵列结构为高40μm、边长80μm的微米级方柱，方柱间距为60μm。
14、优选的，步骤4中，先配置ptfe纳米颗粒水基浓缩液的无水乙醇作为分散介质，再加入密度聚乙烯微米颗粒。
15、在本申请的一种优选实施方式中，配制24～60g/l的ptfe纳米颗粒水基浓缩液的无水乙醇为分散介质，加入30g/l的低密度聚乙烯微米颗粒。
16、优选的，步骤2中，hf与h2o2的混合溶液中，hf的浓度为2～8mol/l，h2o2的浓度为0.2～0.8mol/l。
17、优选的，步骤2中还包括：在hf与h2o2的混合溶液中刻蚀后，在50wt％硝酸溶液中清洗，制得结构致密稳定的基底。
18、优选的，步骤3中，将具有阵列结构的基底置于70～90℃的醇溶液中加热去除光刻胶。
19、本专利技术进一步发现，采用两步法刻蚀之后，于70～90℃的醇溶液中加热去除光刻胶，既能使得光刻胶去除的更干净，又可以缩短除胶步骤所用时间，提高制备效率。采用常温下的醇溶液中去除光刻胶，去除效果较差。而采用丙酮去除光刻胶，光刻胶去除效果好，但丙酮挥发量大，具有一定燃爆风险。
20、进一步优选的，将所述具有阵列结构的基底置于75～85℃的醇溶液中加热去除光刻胶，制得微米级规则方柱型阵列结构表面；更优选加热2h以上。
21、优选的，所述醇溶液为乙醇溶液。
22、优选的，步骤4中，所述喷涂压力为2mpa，所述喷涂处理为利用喷枪，以2cm/s的恒定速度，从左往右为一个循环，经过四次循环，喷涂均匀，涂层厚度为40～60μm。
23、优选的，步骤4中还包括，喷涂后的样品置于电热鼓风干燥箱中65℃干燥。
24、优选的，步骤5中，所述烧结处理的温度为200℃，保温的时间为30min。
25、优选地，步骤5中，所述冷却的温度为25℃。
26、优选的，所述ptfe纳米颗粒的粒径为200nm，低密度聚乙烯颗粒的粒径为25μm。
27、优选的，步骤4中，所述复合树脂浆料溶液在喷涂前进行搅拌20min处理，并超声30min。
28、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、(1)本专利技术利用ptfe纳米颗粒附着在相对尺寸更大的聚乙烯颗粒表面，同时机械搅拌复合浆料，实现ptfe颗粒在复合浆料内部均匀分布，喷涂并烧结后，聚乙烯颗粒相互粘接，实现涂层的致密化，未熔融的ptfe纳米颗粒充当低表面能纳米结构，最终制备出具有低表面能微纳结构的复合超疏水涂层，该复合超疏水涂层疏水性、耐腐蚀与耐磨性能优异。
30、(2)本专利技术根据ptfe和pe的固态与熔融态特性，以及在无水乙醇中分散度，能在喷涂过程中实现在不锈钢微米级阵列结构上形成微纳结构聚合物涂层，通过后续烧结处理进一步使两种聚合物分布均匀，提高涂层致密度，提高整体结构力学性能，使表面遭受高速液滴与颗粒撞击，保持结构完整，相较于单一平整树脂组分具有更明显的优势。
31、(3)相比于金属基超疏水表面表层低表面能修饰技术，本专利技术采用ptfe纳米颗粒和pe树脂共混技术获得的超疏水涂层低表面能物质分布于整体结构，其表层组分磨蚀后新暴露的表面仍分布有低表面能纳米颗粒，满足表面超疏水所需要求，表现出更为优秀的耐久性。
32、(4)本专利技术所涉及的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，工艺简单、成本低廉、不受金属表面尺寸与形状限制，可以用于多种复杂环境下的飞机不同曲度表面，对飞机表面长效防冰的技术发展具有重要意义。
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1.一种在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，在步骤1前，对基底材料进行预处理，所述预处理包括对基底材料进行打磨、除油清洗，然后干燥备用。
3.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤1采用基于数字微镜器件的无掩模光刻技术在基底材料表面加工光刻胶结构；所述基底材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤1中，所述光刻胶保留的区域为80×80μm的正方形区域；所述阵列结构为高40μm、边长80μm的微米级方柱，方柱间距为60μm。
5.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤4中，先配置PTFE纳米颗粒水基浓缩液的无水乙醇作为分散介质，再加入密度聚乙烯微米颗粒。
6.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤2中还包括：在HF与H2O2的混合溶液中刻蚀后，在50wt％硝酸溶液
7.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤3中，将具有阵列结构的基底置于70～90℃的醇溶液中加热去除光刻胶。
8.根据权利要求7所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，将所述具有阵列结构的基底置于75～85℃的醇溶液中加热去除光刻胶；所述醇溶液为乙醇溶液。
9.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤5中，所述烧结处理的温度为200℃，保温的时间为30min。
10.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，所述PTFE纳米颗粒的粒径为200nm，低密度聚乙烯颗粒的粒径为25μm。
...【技术特征摘要】
1.一种在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，在步骤1前，对基底材料进行预处理，所述预处理包括对基底材料进行打磨、除油清洗，然后干燥备用。
3.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤1采用基于数字微镜器件的无掩模光刻技术在基底材料表面加工光刻胶结构；所述基底材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤1中，所述光刻胶保留的区域为80×80μm的正方形区域；所述阵列结构为高40μm、边长80μm的微米级方柱，方柱间距为60μm。
5.根据权利要求1所述的在不锈钢阵列表面复合超疏水涂层的方法，其特征在于，步骤4中，先配置ptfe纳米颗粒水基浓缩液的无水乙醇作为分散介质，再加入密度聚乙烯微米...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶杰，沈一洲，艾吐汉·叶尔肯，江家威，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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