[实用新型]一种自清洁不锈钢板

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属工程材料领域，特别是一种具有自清洁功能的不锈钢板。

背景技术

金属工程材料遍及我们生产生活的各个领域，也是超疏水界面材料研究的一个重点，其中，具有特殊浸润性的金属材料具有广泛的应用前景，如表面抗腐蚀、油水分离界面、液体传输、微流体装置等等。通常，在固体表面构建超疏水涂层的方法包括溶胶凝胶法、Layer-by-1ayer法、电化学沉积法、静电喷涂法等。

不锈钢板作为工程基础材料，应用于我们生产生活的各个领域，但由于不锈钢具有较高的表面自由能，是典型的固有亲水性材料，几乎所有液体都容易在其表面铺展，并润湿不锈钢表面，从而影响其表面的美观，甚至腐蚀不锈钢表面，影响其使用性能。所以，不锈钢超疏水表面的制备通常需要在不锈钢基体上构建粗糙结构，并使用低表面能材料(例如各种含氟有机物)对粗糙表面进行表面化学修饰以降低不锈钢材料的表面自由能。

传统的自清洁产品通常是在产品的表面涂覆一层有机化学修饰层，比如，中国专利申请CN102618104A公开了一种抗指纹涂料、抗指纹不锈钢板及其制备方法，是在不锈钢板表面涂覆一种抗指纹涂料，使其表面抗污、抗指纹，具有自清洁功能；中国专利申请CN103276393A公开了一种不锈钢基体表面氮掺杂二氧化钛多孔薄膜的制备方法，在不锈钢基体表面氮掺杂二氧化钛多孔薄膜，以实现不锈钢的光催化自清洁和光催化杀菌；中国专利申请CN103862745A公开了一种易清洁抗菌复合不锈钢板，在不锈钢基体两面熔射一层具有自易清洁能力的纳米二氧化钛涂层，使其具有良好的自清洁功能和抗菌效果。

然而，相对于不锈钢表面，有机化学层的热稳定性和机械稳定性差，在极端恶劣的环境中容易受到破坏，进而造成不锈钢表面超疏水性的丧失。此外，化学修饰层还会影响不锈钢材料的固有性质，比如表面导电性等。

因此，制备没有任何表面化学修饰的超疏水不锈钢表面，特别是自清洁表面，无论是在理论研究方面，还是在实际应用方面，都具有很重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种没有任何表面化学修饰的，具有自清洁表面的不锈钢金属板材，以解决现有技术存在的需要在不锈钢表面涂布有机化学层，从而可能影响不锈钢固有性质的问题。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种自清洁不锈钢板，包括不锈钢基体，所述不锈钢基体表面具有铜镀层，所述铜镀层具有多个规则排列的结构单元，所述结构单元包括一个三级分级结构，所述三级分级结构包括微米级乳突结构、亚微米级凸起结构和纳米级晶粒结构；所述微米级乳突结构的表面具有多个层状堆积的亚微米级凸起结构，所述亚微米级凸起结构的表面具有多个层状堆积的纳米尺度晶粒结构；所述结构单元还包括分布在铜镀层底表面的多个亚微米级凸起结构，所述亚微米级凸起结构的表面具有多个层状堆积的纳米尺度晶粒结构。

进一步的，所述结构单元包括一个三级分级结构和分布在铜镀层底表面的两个亚微米级凸起结构。

进一步的，单个所述三级分级结构的宽度为0.4-1.9μm，高度为1-2.5μm，相邻两个所述三级分级结构的间距为1.5-4.5μm。

进一步的，所述铜镀层由以下成分的渡液电镀而成：硫酸铜200-300 g/L、硝酸铵24-36 g/L、柠檬酸2.5-4 g/L、十六烷基三甲基溴化铵0.6-5 g/L，余量为去离子水。

进一步的，所述不锈钢基体为200系列或300系列不锈钢板。

其中，本实用新型铜镀层中各成分的作用如下：

硫酸铜是电刷镀镀液中的主要成分，为电刷镀沉积过程提供金属铜离子(Cu²⁺)。

硝酸铵是电刷镀镀液中主要的络合剂，可以与镀液中的金属铜离子(Cu²⁺)结合形成络离子，以降低金属铜离子(Cu²⁺)的沉积电位，同时它还能够提高硫酸铜在去离子水中的溶解度。

柠檬酸是电刷镀镀液中金属铜离子(Cu²⁺)的辅助络合剂。