[发明专利]一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法及装置，涉及特种加工领域。该方法将空心管状阳极放置于待加工管道内部中心，并且保持一定间隙；在管状阳极内缓速通入沉积液，利用静电吸附原理，使空心管状阳极上端开孔处附着的液滴被吸附到工件管道内壁上，在管状阳极和工件管道内壁之间形成微流道，构成电沉积通路，从而获得超疏水微纳结构；当微纳结构氧化一段时间或者涂覆低表面能物质后，可在工件管道内壁获得超疏水表面。本发明操作流程简单，微纳结构易于控制，增强了管道内壁的疏水性，得到的超疏水结构管道可以实现加快其管内的流速的作用。

技术领域

本发明涉及特种加工技术中表面加工领域，尤其涉及到一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法及装置，适用于不同内径金属直管内壁超疏水结构的制备。

背景技术

超疏水表面具有自清洁、低阻力、抗冰霜等一系列的优点，制备跨尺度超疏水微纳米结构是制备超疏水表面关键的一环。由于长直管道的特殊性，在管道内壁制备超疏水结构比较困难。

中国专利公开号为CN111850660A的专利公开了“一种基于电镀方法的简易超疏水管内表面制备装置”，在管道内壁电沉积了微纳米结构，但是微纳结构生长无序，无法控制。中国专利公开号为CN109913916A的专利公开了“一种制备管道内壁超疏水结构的装置及方法”，利用光纤插入管道制备了有序微纳结构，但是该装置较复杂，造价较高。这些方法各有特色，但都未能达到简便高效的制备有序微纳米疏水结构的要求。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法，利用静电吸附原理，使空心管状阳极上端开孔处附着的液滴被吸附到管道内壁上，在管状阳极和管道内壁之间形成微流道，构成电沉积通路，从而获得超疏水微结构；本发明还提供了一种装置，该装置用来制备超疏水微结构。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法，利用静电吸附原理构建管状阳极与工件管道内壁之间的电沉积微流道，将管状阳极置于工件管道内部并保持一定间隙，不通电时，通过管状阳极的沉积液在其开孔处形成液滴；通电后，液滴在管状阳极与阴极工件管道内壁之间形成微流体通道，从而实现工件管道内壁超疏水微结构的制备。

上述方案中，所述工件管道相对管状阳极旋转，所述管状阳极保持静止。

上述方案中，所述工件管道内径略大于管状阳极外径。

上述方案中，所述管状阳极沿轴向方向上开设有孔，且开孔位置置于管状阳极上侧壁；孔的直径、两孔之间的距离依据所需超疏水微结构尺寸而定。

上述方案中，包括如下步骤：

根据所需超疏水微结构的尺寸在管状阳极一侧开孔；

根据所需超疏水微结构的样式设置旋转速度与间歇时常，优化后导入计算机；

对工件管道内壁进行预处理将内壁表面毛化，提高超疏水微结构与内壁的结合力；

管状阳极与直流脉冲电源正极相连，工件管道与直流脉冲电源负极相连；

开启蠕动泵，缓速通入沉积液，使管状阳极内部充满沉积液并在顶端开孔处形成微小液滴；

通电，液滴吸附在工件管道内壁构成微流道，形成电化学回路；

运动控制器控制旋转手臂实现工件管道间歇旋转，制备超疏水微结构样式；

加工结束后，可以将微结构氧化一段时间或者涂覆低表面能物质，最终在工件管道内壁获得超疏水表面。