[发明专利]一种在45钢表面制备超疏水Ni-P-Al2

说明书

本发明提出一种在45钢表面制备超疏水Ni‑P‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米复合镀层的电化学方法，该方法简单、高效、安全、易于控制，反应条件温和，成本低，在不破坏原金属表面的同时可以实现大面积制备。制备超疏水Ni‑P‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米复合镀层表面的方法，是先利用电化学沉积法在45钢基底表面制备Ni‑P‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米复合镀层，镀层经电化学阳极溶解再用氟硅烷修饰后具有超疏水性，接触角可达150°以上。该方法包括以下步骤：(1)45钢基底前处理；(2)Ni‑P‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;镀液的配置；(3)电化学沉积制备Ni‑P‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米复合镀层；(4)镀层电化学阳极溶解及清洗；(5)镀层低表面能处理。采用该方法在45钢基底制备的具有超疏水表面极大的降低了液滴与镀层表面的接触面积，从而进一步提高了超疏水表面的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属表面处理及改性技术领域，具体涉及一种在45钢表面制备超疏水Ni-P-Al₂O₃纳米复合镀层的电化学方法。

背景技术

Ni-P-Al₂O₃纳米复合镀层不仅具有较高的硬度，还具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐药品性等特性，常被用于提高机械零件的使用寿命和可靠性，改善机械设备的性能和质量，因此在农业装备、化学工业、电子工业、精密机械、航空航天工业、矿山工业和冷车工业等多种领域得到了广泛的应用。超疏水表面是指水滴在其上接触角大于150°，滚动角小于10°，因其具有抗腐蚀、抗结冰、自清洁、油水分离、液体转移、定向运输等特殊功能，在基础研究和工业应用领域已经引起了高度关注。

目前，极端润湿性表面的制备方法包括激光刻蚀法、金属辅助性刻蚀法、高温热氧化法、涂层法及电纺法等。这些方法当中，实现的思路主要在两方面：(1)使原本疏水性的表面具有适当的粗糙结构；(2)在已具有粗糙结构的表面修饰低表面能物质，如氟硅烷等。这些方法工艺过程相对复杂，设备昂贵，难以大面积制备，成本高且大多破坏了原金属表面，不利于工业化生产及实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的一些不足，提供一种简单、高效、安全、易于控制，反应条件温和，成本低，在不破坏原金属表面的同时可以实现大面积制备的电化学方法。本发明制备超疏水Ni-P-Al₂O₃纳米复合镀层表面的方法，是先利用电化学沉积法在45钢基底表面制备Ni-P-Al₂O₃纳米复合镀层，镀层经电化学阳极溶解再用氟硅烷修饰后具有超疏水性，接触角可达150°以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在45钢表面制备超疏水Ni-P-Al₂O₃纳米复合镀层的电化学方法。其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)45钢基底前处理：工件机械打磨抛光→电净除油→弱活化→强活化；

(2)Ni-P-Al₂O₃镀液的配置：主盐是硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)，为电沉积过程提供镍离子；氯化镍(NiCl₂·6H₂O)可防止阳极钝化；亚磷酸(H₃PO₃)充当还原剂的同时，提供了电沉积所需要的磷源；硼酸(H₃BO₃)为PH缓冲剂，维持镀液PH值的稳定性；柠檬酸(Citric Acid)为络合剂，保证电沉积反应过程的平稳进行；硫脲(Thiourea)为稳定剂，可以保证镀液的稳定性；十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂，提高纳米Al₂O₃颗粒在镀液中的悬浮量；