[发明专利]一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层及制备方法

说明书

本公开提供了一种超疏水Zn‑PTFE复合电沉积层及制备方法，其制备方法为采用硫酸水溶液对钢材基体活化，以活化的钢材基体作为阴极，以金属锌作为阳极，在电沉积液中进行电沉积；其中，所述电沉积液中含有锌盐、硼酸、聚四氟乙烯粉末及表面活性剂，聚四氟乙烯粉末的浓度为10～40g/L。本公开制备的超疏水Zn‑PTFE复合电沉积层中，片状的PTFE微结构均匀的分布在电沉积层表面，构成网状结构，且大多数的片状PTFE微结构基本垂直于基体表面，这种结构特点和PTFE本身的低表面能，使获得的Zn‑PTFE复合电沉积层实现了超疏水性，同时电沉积层还具有结合力较强、稳定性高的特点。

技术领域

本公开属于金属材料表面改性领域，涉及钢基体上超疏水表面的制备方法，具体涉及一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层及制备方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

钢材作为一种重要的工程材料，应用十分广泛。水相液体对钢材表面的黏附，会增加其腐蚀、生锈等机率，减少了钢材的使用寿命。传统的防腐蚀技术通常在钢材表面电沉积一层金属、合金或金属基复合层来降低钢材表面的腐蚀机率；另外，具有超疏水性的表面会减少水相混合物与表面的接触和黏附，提高钢材表面的自清性。所以在钢材表面制备一层具有超疏水性的电沉积层可以使其表面具有自清洁性、防腐蚀性等功能，进而更好的保护钢基体。

超疏水表面由于其特殊的润湿性，引起了研究者的广泛关注。近年来，涌现了大量人工制备超疏水功能表面的方法和技术，据本公开发明人了解总结可知，制备超疏水功能表面的方法大体有两种：一种是在低表面能材料上构建粗糙结构，一种是对具有微结构形貌的试样表面进行低能修饰。而钢基体本身是亲水材料，常用的方法，大都是首先在钢基体表面构建粗糙微结构形貌，而后经过低能修饰实现超疏水性。但是，本公开发明人研究发现，低能修饰所用的低表面能材料大都通过物理或化学吸附沉积在试样表面，结合力较弱、稳定性较差，限制了超疏水功能表面的实际应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层及制备方法，本公开的制备方法一步电沉积就得到了与水的接触角为152.87°的超疏水性Zn-PTFE复合电沉积层，同时电沉积层还具有结合力较强、稳定性高的特点。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

第一方面，本公开提供了一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层，电沉积层的表面为由锌与聚四氟乙烯形成的网状结构，所述网状结构的网孔长度为0.1～10μm，聚四氟乙烯为片状结构，片状聚四氟乙烯钢材基体材料的夹角为60～120°。

本公开的该结构中，片状的PTFE微结构均匀的分布在电沉积层表面，构成网状结构，且大多数的片状PTFE微结构基本垂直于基体表面，这种结构特点和PTFE本身的低表面能，使获得的Zn-PTFE复合电沉积层实现了超疏水性。

本公开以锌作为电沉积层的主材质，与钢材基体连接后能够对钢材形成阳极保护，从而避免钢材基体的腐蚀。

第二方面，本公开提供了一种超疏水Zn-PTFE复合电沉积层的制备方法，采用硫酸水溶液对钢材基体活化，以活化的钢材基体作为阴极，以金属锌作为阳极，在电沉积液中进行电沉积；其中，所述电沉积液中含有锌盐、硼酸、聚四氟乙烯粉末及表面活性剂，聚四氟乙烯粉末的浓度为10～40g/L。

本公开通过实验发现，当采用锌离子与聚四氟乙烯粉末进行电沉积时，调节聚四氟乙烯粉末的浓度能够改变电沉积层表面的形貌，而当聚四氟乙烯粉末的浓度为10～40g/L时，能够使得电沉积层表面的形貌特点为片状的PTFE微结构均匀的分布在电沉积层表面，构成网状结构，且大多数的片状PTFE微结构基本垂直于基体表面。而当聚四氟乙烯粉末的浓度增加时，会导致上述电沉积层表面的形貌特点被破坏，从而降低Zn-PTFE复合电沉积层的超疏水性能。

本公开的有益效果为：