CN104562052B - 一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，属于表面微结构制备技术领域，该方法是一种电化学腐蚀方法，将经过脱脂、电化学抛光、硝酸钝化处理后的不锈钢放入磷酸浓度为15‑50g/L的水基溶液中，采用恒流法在电流密度为5‑50A/dm2，温度为0‑5℃的工艺条件下腐蚀30‑120min，获得孔径均一，孔径200‑550nm，孔深1‑3µm的有序微孔结构。该微孔结构在不锈钢表面原位生成，不存在剥落问题；微孔结构表面光洁，不锈钢仍能保持原有的光亮外观；微孔结构由非晶态的Cr2O3，Fe2O3构成，具有优于不锈钢本体材料的耐磨耐蚀性能；电化学腐蚀和电化学抛光均可在普通电解槽内进行，设备简单，制备成本低，容易推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种微孔结构的制备方法，具体涉及一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，属于表面微结构制备技术领域。
背景技术
不锈钢具有美观、耐腐蚀、延展性好、易加工等优良性能，在建筑、医疗器械、食品加工、家用电器等领域应用十分广泛，如建筑装饰材料、电梯、楼梯扶手、栏杆，生物医用材料、植入材料、手术器械、食品加工机械、餐车、食品架、水槽、橱柜、碗柜、洗衣机内胆、淋浴器、水箱、门把手等。
近年来，越来越多研究者将目光投向不锈钢表面微孔结构的制备，以期进一步拓宽其功能性应用。如，不锈钢表面微孔结构可以增加对光的吸收率，降低其反射率，用于太阳能集热器，能够提高太阳能的利用率；用于冠脉支架药物洗脱支架，将药物置入不锈钢表面微孔中，使用过程中通过释放药物，能抑制炎症反应，控制术后血管再狭窄的发生；用于建筑物表面，表面微孔结构能够吸收微波、红外线、声波，消除电磁波污染、噪声污染，同时还具有保温性能；在不锈钢餐厨具表面制备微孔结构，将抗菌元素沉积在微孔中，可在不锈钢制品表面制备抗菌功能层，从而抑制细菌孳生。
目前，不锈钢表面制备微孔的方法主要有化学腐蚀法和真空镀铝+阳极氧化复合法。化学腐蚀法是将不锈钢放在一定酸液中，利用酸对不锈钢表面的腐蚀作用形成一定尺寸和密度的微坑，微坑呈半球形，开口直径0.5-2μm，微坑深度较浅且分布不均匀，用于上述功能材料效果不理想。真空镀铝+阳极氧化法是采用物理气相沉积法在不锈钢表面先沉积一薄层铝，然后利用阳极氧化在铝镀层表面制备纳米多孔氧化铝微孔结构，微孔直径25-100nm，孔密度高达109/cm2，用于上述功能材料效果好，但由于铝镀层与不锈钢基材之间存在明显界面，铝镀层容易从基材表面剥离。
中国发明2005100241969，管式变径不锈钢微孔膜及其制备方法公开了一种管式变径不锈钢微孔膜及其制备方法。该种膜的制备方法是选用不同规格的不锈钢粉末材料做支撑层和控制层，将二种不同规格的不锈钢粉末制成的浆料，合成在成型模具上，经高温烧结后，获得了精度高，通量大，含有变径的不锈钢微孔膜。该种膜尤其适用于极端环境下的工作状态，如高温、高压、高粘度，高含固量，容易污染，要求长期连续运行，需要自动反冲和清洗再生等严格的过滤状态。在化工、环保、原子能、医药、食品加工等工业技术领域，有着巨大的市场潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不锈钢表面原位生成有序微孔结构的工艺方法。本发明制备的不锈钢表面微孔直径为200-550nm，孔径均一，孔深大（1-3µm)，微孔排列有序，微孔结构与基体为一整体，不存在剥落问题，且工艺简单，制备成本低。本发明制备的微孔结构具有较大的孔深/孔径比，适合制备上述功能材料。
本发明主要通过电化学腐蚀工艺在不锈钢表面制备均匀分布的微孔结构：将不锈钢进行脱脂、电化学抛光、钝化处理后，采用直流稳压稳流电源对不锈钢试样进行电化学腐蚀，将不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，置于磷酸浓度为15-50g/L的水溶液中进行电化学腐蚀。电化学腐蚀工艺：阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，溶液温度0-5℃，采用恒电流法进行电化学腐蚀，电流密度为5-50A/dm2，腐蚀时间30-120min。通过控制溶液配方、溶液温度、腐蚀电流密度、腐蚀时间等工艺参数获得一定孔径和厚度的微孔结构；
具体步骤如下：
（1）不锈钢预处理：
1）将不锈钢放入金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
2）采用直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15-50g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5-50A/dm2，腐蚀时间30-120min；
根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度；
每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤。
本发明的技术特点：1）电化学腐蚀采用腐蚀性较弱的磷酸水溶液，本发明也采用过不同浓度的强酸，如硫酸、硝酸作为腐蚀液，但腐蚀速度过快，容易发生严重的晶间腐蚀或全面腐蚀，很难获得均匀分布的微孔结构；2）腐蚀过程中溶液温度严格控制在0-5℃，温度偏高容易发生晶间腐蚀或全面腐蚀，不易获得均匀分布的微孔结构；3）电化学腐蚀前，先将不锈钢在50%的硝酸溶液中进行钝化处理，使不锈钢表面生成致密的氧化膜，经大量实验研究发现，预先生成致密氧化膜有助于保护不锈钢在电化学腐蚀初期表面不发生晶间腐蚀或全面腐蚀，有利于不锈钢表面有序微孔结构的生成。
本发明的微孔结构形成机理：电化学腐蚀过程初期，受表面致密氧化膜的保护，不锈钢表面的全面腐蚀受到抑制。但由于致密氧化膜的电阻较大，在电场作用下，致密氧化膜表面出现随机击穿现象，导致表面电场分布不均匀，击穿处电流强度高，加速了致密氧化膜的电化学腐蚀，开始形成微孔。由于不锈钢为阳极，在微孔底部仍不断形成新的钝化膜(阳极反应：，，M为Cr、Fe等），因此微孔底部出现钝化-腐蚀-再钝化-再腐蚀的循环过程，导致孔洞不断向纵深处发展。由于电力线主要集中在孔底，所以电化学腐蚀主要发生在微孔底部，而孔壁主要发生化学腐蚀（,M为Cr、Fe等），化学腐蚀主要受溶液中H+离子浓度控制，所以通过控制溶液中磷酸含量，可以控制孔壁的溶解速度，获得不同孔径的微孔结构。微孔直径的均匀化主要是受微孔层内应力的作用，达到应力分布的均匀化导致。根据不锈钢制品的用途及要求，可通过控制电化学腐蚀工艺制备出不同孔径大小和孔深的微孔结构。
本发明与现有不锈钢表面微孔结构制备技术相比，优点是：
（1）在不锈钢表面原位生成微孔结构，不存在剥落问题，且工艺简单。
（2）制备的微孔结构孔径均一，孔深大，孔洞分布均匀。
（3）电化学腐蚀后的不锈钢依然保持较高的表面光洁度。
（4）表面微孔结构主要由非晶态的Cr2O3，Fe2O3构成，具有优于不锈钢本体材料的耐磨、耐腐蚀性能。
（5）电化学腐蚀和电化学抛光均可在普通电解槽内进行，设备简单，制备成本低，容易推广。
附图说明
图1 是不锈钢表面微孔结构制备的电化学腐蚀装置示意图；
图2是实施例1中制备的不锈钢表面微孔结构SEM照片；
图3是实施例2中制备的不锈钢表面微孔结构SEM照片；
图4是实施例6中制备的不锈钢表面微孔结构SEM照片；
图中标号说明：1、阳极；2、阴极；3、氧化液；4、冰水混合浴；5、搅拌子；6、温度显示屏；7、控温磁力搅拌器；8、稳压直流电源。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
本发明采用的不锈钢为SUS304型不锈钢，采用的化学试剂均为分析纯，配制溶液用的水均为去离子水。电化学抛光及电化学腐蚀设备均采用WYK-15010K直流稳压稳流电源（电压0-150V，电流0-10A），电化学腐蚀过程中，为了保持溶液温度为0-5℃，采用带有制冷装置的设备。同时，采用磁力搅拌使溶液温度保持均匀。
实施例1
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20 min，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例2
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为12.5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例3
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为25A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例4
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为37.5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例5
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为50A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例6
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为30g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例7
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为30g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为12.5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
实施例8
不锈钢表面有序微孔结构的制备方法主要包括以下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；
2）将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
3)采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm2，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；
（2）不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50%的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20分钟，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；
（3）不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为50g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5A/dm2，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
本发明实施例的电化学腐蚀工艺条件如表1所示，不同工艺下制备的微孔结构参数如表2所示：
表1 电化学腐蚀工艺参数
表2 微孔结构参数
上述实施例用来解释本说明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）不锈钢预处理：
1）不锈钢脱脂处理：将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；
2）不锈钢电化学抛光：采用直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面，电化学抛光工艺：采用恒流法，不锈钢作阳极，高纯石墨片作阴极，电解抛光液为浓度为300ml/L H2SO4，600ml/L H3PO4，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃；
（2）不锈钢钝化处理：将电化学抛光过的不锈钢放入硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜，钝化工艺：钝化时间为20 min，温度为室温；
（3）不锈钢电化学腐蚀：钝化后用去离子水冲洗干净，采用直流稳压稳流电源进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构，电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，电化学腐蚀液磷酸水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5-50A/dm2，腐蚀时间30-120min；步骤（1）与步骤（3）所述的阴极与阳极的面积比3:1；
步骤（1）与步骤（3）所述的阴极阳极间距为50mm；
步骤（1）所述的恒流法的电流密度50A/dm2，抛光时间3min；
步骤（1）所述的直流稳压稳流电源电压0-150V，电流0-10A。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的钝化工艺为：硝酸溶液的体积浓度为50%，钝化时间20min，温度为室温。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的磷酸水溶液的质量浓度为15-50g/L。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，其特征在于：所述的微孔结构根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，其特征在于：该方法所述的每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤。
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| CN201410821884.7A CN104562052B (zh) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法 |
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