[发明专利]一种耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层及其制备方法

说明书

本发明涉及耐磨超疏水镀层技术，尤其涉及一种耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层及其制备方法。将金属基体用砂纸打磨至2000目后，清洗表面，烘干后快速放入电镀液中，通过控制沉积电位，在基体表面沉积山脊状结构的合金镀层，然后浸入含低表面能物质的溶液中修饰30‑120min后，干燥，即可得到耐磨超疏水镍钨/碳化钨合金镀层。本发明通过电沉积所制备的超疏水涂层具有优异的耐磨性，较高的防水性能，防腐性能，操作方便，实用性极强。沉积膜为合金膜层，所得膜层表面具有山脊状结构，在5kPa的压力下进行摩擦测试，摩擦距离为30m时超疏水性丧失。表面与水的静态接触角超过150°，滚动角接近3°。

技术领域

本发明涉及耐磨超疏水镀层技术，特别涉及一种适用于金属基体表面的耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层及其制备方法。

背景技术

抑制海洋微生物在材料表面的初始附着对于防治生物污损和微生物腐蚀具有重要的意义，而材料表面的润湿性对于海洋微生物的初始附着过程有重要的作用。因此我们可以通过改变材料的表面微观结构和润湿性来抑制生物的附着，进而防止微生物污损腐蚀。对荷叶自清洁现象的研究发现，荷叶表面的微纳米级结构和蜡状物质提供的低表面能使荷叶展现出超疏水性质。制备仿生超疏水涂层的关键是表面微结构的构建。超疏水表面具有极低的表面能和粘附力，让海洋微生物很难在其表面附着，极大的抑制了生物污损的发生。但是超疏水表面存在一些问题，如机械稳定性问题和耐久性问题，制备的超疏水表面通常比较脆弱，耐摩擦性能差，强度低，超疏水表面容易受到破坏。

当前超疏水涂层的制备方法有多种，主要包括酸碱刻蚀法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、阳极氧化法、热喷涂法、激光烧蚀法等。但这些方法操作不便，工艺复杂并且成本较高，不利于进一步的推广应用。本方法以金属基体和不锈钢为基底，利用电化学沉积技术，制备出大面积、廉价的仿生超疏水表面制备技术。

发明内容

本发明公开了一种耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层及其制备方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层，所述复合镀层的各个组分的质量百分比为：Ni60％～94％；W 3％～40％；WC 1％～30％；ZrO₂ 1％～5％；Al₂O₃ 1％～5％。

本发明的另一目的是提供一种上述的耐磨超疏水镍钨/碳化钨复合镀层在金属基体表面的制备方法，所述方法具体包括以下步骤：

S1)金属基体表面预处理；

S2)电镀液的制备；

S3)镍钨/碳化钨镀层的制备；

S4)镍钨/碳化钨合金镀层的表面修饰，即得到含有超疏水镍钨/碳化钨复合镀层的金属基体。

进一步，所述方法还包括：S5)耐磨超疏水镍钨/碳化钨合金镀层的耐磨性测试。

进一步，所述S1)的具体步骤为：

S1.1)依次选用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸对金属基体表面进行打磨；

S1.2)以丙酮为清洗剂，将金属基体用超声波清洗机清洗5～15分钟，清洗温度为20～40℃；然后以乙醇为清洗剂，将钢材用超声波清洗5～15分钟，清洗温度为20～40℃，清洗后立即吹干，备用。

进一步，所述S2)的具体步骤为：

S2.1)按照设计成分分别称取镍盐、钨盐、溴化钾、氯化铵、柠檬酸钠、柠檬酸、碳化钨粉末、氧化铝粉末和氧化锆粉末按一定比例加入水中，充分搅拌，得到混合溶液；