3Cr13不锈钢微纳表面制备及疏水机理分析

摘要

目的构筑具有疏水性能的3Cr13不锈钢微纳结构表面,并分析表面微纳结构与疏水性能之间的关系。方法试验设计了喷砂与化学刻蚀结合的两步构筑方法,通过对喷砂与刻蚀工艺的不同参数优化,制备了具有疏水性能的3Cr13不锈钢微纳表面。从表面形貌参数推测了亲水与疏水试样表面微结构的差异,并从微结构面积分布的不同对推测进行了证明。结果经过处理后,不锈钢基体表面呈现由微米孔洞与纳米颗粒组成的微-纳双重结构分布,喷砂与刻蚀参数会影响基体表面微纳结构粗糙度因子,同时表面微孔洞的尺度、分布会影响疏水性能。疏水试样表面200~1000μm^2孔洞占孔洞总面积的比值大于39%,而1000μm^2以上孔洞占孔洞总面积的比值小于30%,即疏水试样表面微结构更多的是由密集的小面积孔洞组成。结论通过喷砂与化学刻蚀的方法可使3Cr13不锈钢表面产生具有疏水性能的微-纳双重结构,且疏水性能与微结构面积密切相关,当1000μm^2以上孔洞面积小于30%时,试样呈疏水性。