[发明专利]激光诱导胶体膜在金属基底表面加工的超疏水耐蚀涂层及加工方法和应用

说明书

本发明公开了一种激光诱导胶体膜在金属基底表面加工的超疏水耐蚀涂层及加工方法和应用，利用激光能量首先在金属表面加工出固定形貌，将此形貌作为保护微纳米粒子的“铠甲”，再次利用激光能量将胶体膜中的微纳米粒子“沉淀”到形貌内部，使已加工表面不仅拥有低表面能微纳米粒子，且在其外部构筑了坚固的保护层，从而使金属基底表面加工超疏水耐蚀涂层具备优异的耐蚀性，且机械稳定性优异，能在表面保护超疏水涂层表面不受外界冲击影响，能较好的抵御电化学腐蚀；此外，该超疏水涂层还有优异的耐热性能，防止涂层因为基底材料和超疏水层的热膨胀系数不匹配而引起开裂，可广泛应用于汽车、船舶、航空工业等领域，满足金属零部件的耐腐蚀要求。

技术领域

本发明涉及超疏水耐腐蚀表面涂层加工技术领域，特别是一种激光诱导胶体膜在金属基底表面加工的超疏水耐蚀涂层及加工方法和应用。

背景技术

表面涂层技术作为防止金属腐蚀的重要方法之一，阻断腐蚀介质向金属基体的传质过程，从而抑制了整个体系的腐蚀进程。受自然界中一些生物超疏水现象的启发，超疏水涂层被用于提高金属表面耐腐蚀性，延长材料的使用寿命，这一理论已得到广泛的认可。超疏水涂层可阻断金属材料表面与腐蚀介质接触，有效防止金属腐蚀，大大的延长了金属的使用寿命，提高经济效益。因此，在金属上制备超疏水涂层表面已成为当前的研究热点。

众所周知，超疏水性是微/纳米粗糙结构和低表面能物质作用的共同效果。材料表面的微/纳粗糙结构对于实现超疏水性能是至关重要的，也是众多研究报告的重点。结合低表面能物质修饰和微/纳米颗粒材料的表面处理方法，是当下制造超疏水表面的主流的方法之一。然而，结合低表面能物质修饰和混合微/纳米颗粒材料的表面处理方法制造超疏水表面的机械稳定性却难以得到保障，因此，超疏水表面的不稳定性是现下亟待解决的一个重点问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种激光诱导胶体膜在金属基底表面加工的超疏水耐蚀涂层及加工方法和应用。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明的第一个目的是要提供一种激光诱导胶体膜在金属基底表面加工超疏水耐蚀涂层的方法，包括如下步骤：

步骤一：将金属基底表面进行粗加工后再进行抛光直至金属基底表面呈现光面，清洗、干燥后备用，需要说明的是基底材料可为任意常用金属；

步骤二：将甲基乙烯基硅氧烷、二氧化硅和聚二甲基硅氧烷按体积比3：2：1比例混合，搅拌均匀后置于固定模具中固化后取出厚度为0.3mm的胶体膜备用；

步骤三：使用激光器对金属基底表面按照S型路线蚀刻出若干条紧密排列的S型凹槽，加工完毕后保持金属基底位置不变，在已加工表面覆盖胶体膜，然后按照相同的路径蚀刻胶体膜，使胶体膜中的微纳米粒子沉淀到S型凹槽内；

步骤四：利用热震去除已加工的金属基底表面上结合力较差的二氧化硅微纳粒子；

步骤五：将加工完毕后的金属基底放入超声波清洗器清洗，置于高温箱中干燥，自然冷却，即得超疏水耐蚀涂层。

进一步地，所述步骤一具体包括：将金属基底表面依次经600目、800目、1000目和1500目的砂纸打磨，然后利用金相试样抛光机抛光直至金属表面呈现光面；抛光后的金属基底依次放入装有去离子水、乙醇、丙酮、去离子水的超声波清洗器中清洗各10min，然后在50℃干燥箱内干燥10min。

进一步地，所述步骤二中固定模具置于在70℃的温度下放置10min中进行固化。

进一步地，所述步骤三中激光器的加工功率为10w，激光光斑直径为50μm、波长为1060nm，脉冲持续时间10μs，扫描速度50mm/s，扫描频率20kHz。

进一步地，所述步骤五具体包括：将加工完毕后的金属基底放入装有去离子水超声波清洗器清洗3-5min，然后在100℃干燥箱内干燥5min。