李 晶,赵言辉,于化东,王 妍,王永华,杜 锋

(1 长春理工大学 机电工程学院,长春 130022;2 装甲兵技术学院 机械工程系,长春 130117)



电刷镀-激光加工法制备耦合结构及复合特性研究

李 晶1,赵言辉1,于化东1,王 妍1,王永华1,杜 锋2

(1 长春理工大学 机电工程学院,长春 130022;2 装甲兵技术学院 机械工程系,长春 130117)

通过电刷镀-激光加工法在铝合金表面制备出特殊的复合结构，获得具有低黏附、耐腐蚀特性的超疏水表面，其对水的静态接触角达到155.1°，滚动角小于5.6°。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜、接触角测量仪(OCA15 Pro)和X射线衍射仪(XRD)表征表面的形貌结构、润湿特性和物相组成，并通过腐蚀性实验对表面的耐腐蚀性能进行研究。结果表明：制备表面是一种带有孔洞的沟槽与菜花状的凸包簇形成的复合结构，并且各凹槽与凸包结构均为定尺寸分布。电刷镀处理使表面物相组成相对于基体表面发生明显变化，进一步的激光加工使峰值强度增强，材料组织发生细化现象；耦合方法所制备表面的耐腐蚀性也得到改善。

电刷镀；激光加工；超疏水；低黏附；耐腐蚀

近年来，受到 “荷叶效应”、“花瓣效应”等自然现象的启发，越来越多的学者们致力于疏水表面的研究。从静态接触角及滚动性的角度，定义静态接触角 (Contact Angle，CA)>150°、滚动角 (Sliding Angle，SA)<10° 为超疏水表面[1,2]。超疏水由于其优异的性能逐渐引起人们的兴趣和关注，尤其在自清洁[3-6]、管道运输[7]、流体减阻[8-10]、材料防腐[11-14]等方面有着广泛的应用。目前，在金属材料上制备具有超疏水性能表面的方法大多采用两个步骤：首先，在基底表面构筑粗糙结构，然后，结合低表面能物质进行化学修饰。基于这种思路，越来越多的超疏水表面制备方法相继被报道，如刻蚀法[15,16]、自组装法[17]、溶胶-凝胶法[18,19]等。但这些方法大部分操作比较复杂，加工成本相对较高，而且用来进行低表面能修饰的物质价格昂贵，对使用环境和材料表面存在潜在的危害。因此，研究简单可行、价格相对低廉的疏水表面制备方法成为研究的热点和难点之一。

电刷镀加工方法成本低、可控性强，表面镀层种类、厚度等都可根据实际需要进行调解，被广泛用于金属功能表面的制备。激光加工以其加工精度和效率较高、对基材热影响小、能细化组织等优点被广泛应用。本……