由于鈦合金各種性能較為卓越,諸如較低的密度以及較高的比強度等,同時隨著低成本鈦合金的不斷研制和制備工藝的不斷創新,將鈦合金應用于汽車領域逐漸進入人們視線。利用表面處理技術在鈦合金表面構建出超疏水結構,可以使鈦合金表面具備自清潔功能以及抗結冰等卓越性能,這在一定程度上可以促進鈦合金的進一步應用。但是目前基于鈦合金基底的超疏水表面制備方法仍然存在諸如需要特殊設備、制備條件苛刻、工藝復雜、大面積制備困難等問題,因此使用更加簡易的方法在鈦合金基底上構建出超疏水表面對于鈦合金的進一步應用具有重要意義。首先立足于這一角度,本文采用化學蝕刻與高溫烘干的方法,在不借助于任何低表面能物質氟化修飾的條件下,更加方便、快捷地成功制備出鈦合金Ti6Al4V基底上具有微納米級粗糙結構的超疏水表面,同時其水滴接觸角達到163.1°±4.5°且滾動角低至5.3°±1.3°。此方法具有制備工藝簡單便捷、能夠大面積制備、無需特殊設備如反應釜以及無需低表面能物質氟化修飾帶來的制備成本低等優點。然后利用接觸角測量儀和滾動角測量儀對超疏水表面潤濕性表征分析,討論了鈦合金Ti6Al4V超疏水表面制備過程中化學蝕刻時間、高溫烘干...

【文章頁數】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 自然界中的超疏水現象
        1.1.1 超疏水的荷葉與玫瑰花表面
        1.1.2 超疏水的鴨子與鵝的羽毛
        1.1.3 超疏水的蝴蝶翅膀與水黽腿
    1.2 鈦合金的概述
        1.2.1 鈦合金的性能
        1.2.2 鈦合金的應用
    1.3 金屬基底超疏水表面制備技術
        1.3.1 化學蝕刻法
        1.3.2 陽極氧化法
        1.3.3 氣相沉積法
        1.3.4 機械加工法
        1.3.5 水熱法
        1.3.6 激光蝕刻法
        1.3.7 溶膠凝膠法
        1.3.8 模板法
    1.4 超疏水表面制備技術中的問題及前景展望
        1.4.1 機械耐久性
        1.4.2 超疏水效果維持時間
        1.4.3 制備成本
        1.4.4 超疏水表面粗糙度與透明度
        1.4.5 超疏水表面制備技術展望
    1.5 論文主要研究內容
2 超疏水表面潤濕性分析的相關理論基礎
    2.1 潤濕性的概念
    2.2 潤濕性能的表征—接觸角與滾動角以及接觸角滯后
    2.3 理想化的潤濕模型—Young’s方程
    2.4 粗糙表面上的潤濕模型—Wenzel方程
    2.5 粗糙表面上的潤濕模型—Cassie-Baxter方程
    2.6 Wenzel方程與Cassie-Baxter方程的聯系
    2.7 超疏水表面的特征
3 鈦合金Ti6Al4V基體上超疏水表面的制備與研究
    3.1 引言
    3.2 實驗前準備
        3.2.1 實驗材料與實驗試劑
        3.2.2 實驗設備與表征設備
        3.2.3 實驗預處理
    3.3 鈦合金Ti6Al4V基體上超疏水表面的制備
    3.4 鈦合金Ti6Al4V超疏水表面的表征
    3.5 鈦合金Ti6Al4V超疏水表面的表征結果分析與討論
        3.5.1 試樣表面的潤濕性能轉變
        3.5.2 蝕刻時間對試樣表面潤濕性能的影響
        3.5.3 烘干時間對試樣表面潤濕性能的影響
        3.5.4 烘干溫度對試樣表面潤濕性能的影響
        3.5.5 蝕刻時間對試樣表面的微觀形貌生長變化的影響
        3.5.6 高溫烘干對試樣表面的微觀形貌生長變化的影響
        3.5.7 蝕刻溶液的選擇對試樣表面的微觀形貌生長變化的影響
        3.5.8 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的化學成分分析
        3.5.9 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的形成機理
    3.6 本章小結
4 鈦合金Ti6Al4V基體上超疏水表面的性能研究
    4.1 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的自清潔性能研究
        4.1.1 自清潔性能測試實驗內容
        4.1.2 自清潔性能測試實驗的結果討論
    4.2 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的耐久性研究
        4.2.1 耐久性測試實驗內容
        4.2.2 耐久性測試實驗的結果討論
    4.3 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的耐腐蝕性研究
        4.3.1 耐腐蝕性測試實驗內容
        4.3.2 耐腐蝕性測試實驗的結果討論
    4.4 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的耐摩擦性研究
        4.4.1 耐摩擦性測試實驗內容
        4.4.2 耐摩擦性測試實驗的結果討論
    4.5 鈦合金Ti6Al4V超疏水試樣表面的抗結冰性研究
        4.5.1 抗結冰性測試實驗內容
        4.5.2 抗結冰性測試實驗的結果討論
    4.6 本章小結
5 結論與展望
    5.1 本文結論
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝



本文編號：3999476