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基于电火花加工的钛表面超疏水研究
【机构】 哈尔滨工业大学机电工程学院；
【摘要】 电火花加工是通过将电能转化成热能的方式实现材料的去除,由于其特殊的材料去除方式,导致在其材料表面形成大量的均一化的电蚀凹坑,这种凹坑结构增加了电火花加工表面的粗糙度,在传统的电火花加工中致力于减小其所形成的凹坑尺寸,以提高所加工表面的表面质量。而研究表明,针对实现不同材料表面的超疏水特性,其表面就需要具有一定的粗糙度及材料表面较低的表面能。本文充分利用电火花加工在加工表面生成微米级凹坑结构的特性,并结合电化学腐蚀可实现加工表面纳米级结构的特性,在电火花加工金属钛表面微结构的基础上制备纳米结构,实现金属钛表面微纳双级结构的制备。通过采用质量分数为5%的十七氟癸基三乙氧基硅烷的酒精溶液对所制备的金属钛表面微纳双级结构表面进行浸泡处理,以降低金属钛表面的表面能,最终现其所制备金属钛表面的超疏水性能。在此金属钛表面超疏水特性的制备过程中,研究了电火花加工电流及电化学腐蚀时间对所制备的微纳结构的影响规律及其所获得表面在氟剂化处理后所获得的表面静态接触角。在电火花加工过程中,金属钛表面电蚀凹坑的尺寸及表面粗糙度随着电火花加工电流的增加而增加。但是电火花加工后的金属钛表面的静态接触角随电火花加工电流的增加呈现先增加后减小的趋势,在电火花加工电流为0.42A时,可获得最大静态接触角125°。采用电火花加工电流为0.42A所加工的表面为电化学腐蚀的微结构表面。在电化学腐蚀过程中,电火花加工后的微结构表面随电化学腐蚀时间的增加略有增加,其表面静态接触角略有增加,主要原因是其表面润湿性由微米结构(电蚀凹坑)和纳米结构共同决定,电化学腐蚀只改变了其表面的纳米形貌,并未该表其表面的微米级结构。通过实验发现,在电火花加工电流为0.42A及电化学腐蚀时间为15min时,所制备的金属钛表面与去离子水的静态接触角可达到162°。其接触角明显大于仅电化学腐蚀制备的纳米表面所达到的144°和电火花加工的微米结构表面的所达到的125°。实验验证了该加工方法对于金属钛表面超疏水制备的可行性。
- 【会议录名称】 特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集（摘要）
- 【会议名称】特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议
- 【会议时间】2017-11-17
- 【会议地点】中国广东广州
- 【分类号】TG178;TG661
- 【主办单位】中国机械工程学会特种加工分会、广东工业大学