[发明专利]一种在金属表面电沉积PTFE超疏水涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在金属表面电沉积PTFE超疏水涂层的方法，包括：对金属样品表面进行预处理；PTFE电沉积溶液的制备；将表面沉积有PTFE涂层的金属样品进行退火固化处理，得到PTFE超疏水涂层。与现有技术相比，本发明利用Mg²⁺作为定势离子使PTFE颗粒表面带正电并向阴极移动，实现PTFE在阴极表面沉积，退火固化后制备出具有低表面能微米结构的PTFE超疏水涂层；该PTFE超疏水涂层稳定性和防垢、耐腐蚀性能优异；本发明PTFE超疏水涂层制备工艺简单，成本低，对环境友好。

技术领域

本发明涉及表面涂覆技术领域，特别是一种在金属表面电沉积PTFE超疏水涂层的方法。

背景技术

热器广泛应用于石油、化工、冶金、电力、建材等工业领域，其性能对提高能源的利用效率至关重要。然而换热器运行过程中表面会出现结垢问题，导致设备的传热效率下降。此外，换热表面易腐蚀，严重时导致设备损坏，出现生产事故。因此，换热表面抑垢与防腐是需要解决的关键问题。采用低表面能材料制备形成具有结构的涂层可赋予表面超疏水性，可以实现其抑垢、防腐等目的。目前在换热器常用的金属材料表面制备稳定的超疏水涂层仍然具有挑战性，疏水材料由于自身的低表面能、化学惰性等特性而难以直接附着在金属表面，通常需要在制备过程中添加其他多种组分形成复合涂层。然而复合涂层中疏水材料占比降低，导致涂层疏水性下降。因此，在金属材料表面采取适当的方法制备稳定的超疏水涂层具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种在金属表面电沉积PTFE超疏水涂层的方法。

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在金属表面电沉积PTFE超疏水涂层的方法，包括以下步骤：

S1、对金属样品表面进行预处理；

S2、PTFE电沉积溶液的制备；

S3、PTFE超疏水涂层的制备：以预处理的金属样品作为阴极，石墨板作为阳极，阴极和阳极插入PTFE电沉积溶液中并间隔2cm，电沉积在70V直流电压下进行，阴极电流密度为1A/dm²，溶液温度保持在5℃，持续15min，金属样品从电沉积后的溶液中取出，在25℃下干燥，制得表面沉积有PTFE涂层的金属样品；

S4、将表面沉积有PTFE涂层的金属样品进行退火固化处理，得到PTFE超疏水涂层。

具体地，所述步骤S1具体包括：

S11、将金属样品激光切割为30*10mm的样品，用400目、600目、800目、1000目的SiC砂纸依次打磨；

S12、打磨后将金属样品用20％稀硫酸溶液浸泡，去除表面氧化膜；

S13、用去离子水冲洗样品，然后依次在无水乙醇和去离子水中各超声清洗10min，取出后用氮气吹干，最终获得光滑、洁净的金属样品。

具体地，所述步骤S2具体包括：

配制乙醇与水体积比为19:1的混合溶液作为分散介质，在溶液中加入0.24g/L的无水MgCl₂和5g/L的PTFE纳米颗粒；电沉积前超声30min，搅拌15min。

具体地，所述步骤S4具体包括：

将表面沉积有PTFE涂层的金属样品在372℃下退火4min，然后在25℃下冷却至室温。

优选地，所述PTFE纳米颗粒的粒径为200nm。

本发明的第二个目的是要提供一种利用上述方法制备的PTFE超疏水涂层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：