CN110340789A - 一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺 - Google Patents

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张洪哲
郭庆伟
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Abstract

本发明提供了一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，属于金属表面处理及其改性技术领域。具体是通过使用砂纸打磨不锈钢基体，去除其表面氧化膜，再用去离子水和丙酮清洗不锈钢基体表面，然后进行喷砂粗化处理,得到具有粗糙表面的不锈钢基体，再采用低表面能材料修饰，烘干，最终得到不锈钢超疏水表面。解决了不锈钢表面易腐蚀易产生刮痕，克服了现有技术中利用超短脉冲激光制备方法对工艺要求较高，精度要求高，且设备成本高，不易实现大规模生产的问题，该发明制备的超疏水表面可使得配电柜表面具有极好的防污性能、耐磨损性，其制备工艺具有环保安全性，且操作简单、沉积率高、成本可控、可产业化，具有极大的优势和应用前景。

Description

一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理及其改性技术领域，特别涉及一种不锈钢电柜自清洁表面的制备工艺。
背景技术
不锈钢由于其表面光洁、有较高的塑性、韧性和机械强度、耐酸、碱性气体、溶液和其他介质的腐蚀等特性，被非常广泛的应用于工业生产生活中。现在市面上流通的不锈钢板绝大部分表面是光滑的，极易在空气中受到腐蚀和被强酸强碱腐蚀，在其制作成产品后，又会因为撞击或者刮擦等状况的影响，在不锈钢板表面留下痕迹，影响产品质量的同时也影响视觉效果。
现存在超疏水界面材料它具有特殊疏水性能，可用于表面自清洁，且表面耐磨损，可以极大地改善不锈钢表面的腐蚀和磨损问题，疏水界面材料为了能达到更好的疏水效果，不仅对材料表面的粗糙度有要求，同时对制备方法也有一定的要求。
专利号为CN104911520A的“一种利用超短脉冲激光制备铝合金超疏水自清洁表面的方法”采用激光技术进行粗糙表面的制备，对工艺要求较为苛刻，精度要求高，且设备成本高，不实现大规模生产。而喷砂技术具有许多优势，其喷涂简便，可大规模制备，极易在材料表面制造粗糙结构，尤其适合于微纳米粉末材料涂层的制备，因此采用喷砂方法制备耐磨的超疏水涂层具等具有极大的优势和应用前景。也适用于配电柜表面的自清洁。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述不锈钢表面易腐蚀易产生刮痕，以及激光技术制备粗糙表面，对工艺要求较为苛刻，精度要求高，且设备成本高，不实现大规模生产的问题，进而提供一种不锈钢电柜自清洁表面的制备工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，该方法包含以下工艺步骤：
（1）用砂纸打磨不锈钢基体，去除不锈钢基体表面氧化膜，再用去离子水和丙酮清洗预磨过的不锈钢基体；
（2）对不锈钢基体表面进行喷砂粗化处理,得到具有粗糙表面的不锈钢基体；
（3）将步骤（2）加工得到的不锈钢基体表面采用低表面能材料修饰，修饰过程为将不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中，修饰后在真空干燥箱中烘干，即得到不锈钢超疏水表面。
进一步地，在步骤（3）中,所采用的低表面能材料为硬脂酸，硬脂酸的浓度为2~4mM/L。
进一步地，所述不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中的时间为1h。
进一步地，所述不锈钢基体在真空干燥箱中的烘干温度为120℃。
进一步地，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷砂的工艺参数为空气压力0.3~1.0MPa，喷涂距离为5~50mm，粒子速度为300~1200mm/s，喷枪移动速度为100~250mm/s，喷砂时间10s~1min，喷砂用砂丸目数40~20目。
进一步地，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷涂的工作气体为氮气，氦气，压缩空气或其混合气体。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的喷砂技术，在室温下即可完成操作,可以完整的保存原始粉末的物理化学特性，且操作简单、沉积率高、成本可控、可产业化大面积制备，具有极大的优势和应用前景。
（2）本发明制备的超疏水表面对水的静态接触角大于150°，对水的滚动角小于3度，可使得配电柜表面具有极好的防污性能。
（3）本发明应用于配电柜的不锈钢表面上，材料为工业常用材料，尺寸没有特别的要求，并且不受晶格限制，质量易于控制，容易形成均匀的纳米结构和超疏水涂层。
（4）所制得超疏水表面具有很好的耐磨损性，并且可以耐机械变形作用，可折弯变形而不破坏其表面结构以及超疏水性能。
（5）无需强酸强碱及氧化性酸，因而大大提高了生产的安全性，并且生产的排放物不会对环境造成污染，有利于工业生产中对环境的保护。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
作为本发明的一个实施例，一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺该实施例包含以下工艺步骤：
（1）用砂纸打磨不锈钢基体，去除不锈钢基体表面氧化膜，再用去离子水和丙酮清洗预磨过的不锈钢基体；
（2）对不锈钢基体表面进行喷砂粗化处理,得到具有粗糙表面的不锈钢基体；
（3）将步骤（2）加工得到的不锈钢基体表面采用低表面能材料修饰，所采用的低表面能材料为硬脂酸，修饰过程为将不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中1h，硬脂酸的浓度为2~4mM/L，修饰后在真空干燥箱中烘干，烘干温度为120℃，即得到不锈钢超疏水表面。
优选地，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷砂的工艺参数为空气压力0.3~1.0MPa，喷涂距离为5~50mm，粒子速度为300~1200mm/s，喷枪移动速度为100~250mm/s，喷砂时间10s~1min，喷砂用砂丸目数40~20目。
在喷砂粗化处理工艺过程中，喷涂的工作气体为氮气，氦气，压缩空气或其混合气体。
作为本发明的一个实施例，不锈钢基体材料选择厚度为2mm的316不锈钢,耐磨超疏水涂层的具体制备方法如下：
将6cm×2cm的矩形不锈钢片，采用800目砂纸进行均匀打磨，然后用1700目砂纸进行均匀打磨，去除表面氧化膜，再分别用丙酮和乙醇溶液各超声清洗10分钟，并用去离子水清洗干净后，采用目棕刚玉砂对不锈钢基体表面进行喷砂粗化处理,喷砂采用的气压为1.0MPa，喷涂距离为5-50mm，粒子速度为300-1200mm/s，喷枪移动速度为150mm/s，喷砂时间30s，喷砂用砂丸目数40目，得到具有粗糙表面的不锈钢基体。将加工得到的不锈钢表面采用低表面能材料修饰，修饰过程为将不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中，硬脂酸浓度为2mM/L，时间为1h，修饰后在120℃的真空干燥箱中烘干，即得到不锈钢超疏水表面。经检测，喷涂完成后得到超疏水涂层,其接触角为158°，滚动角为5°,具有良好的超疏水性，与基体材料结合良好。
作为本发明的一个实施例， 同上一个实施例同样选用不锈钢基体材料选择厚度为2mm的316不锈钢,耐磨超疏水涂层，采用相同的制备工艺，只是把低表面能材料的硬脂酸浓度改为3mM/L，同样浸入时间为1h，修饰后在120℃的真空干燥箱中烘干，得到不锈钢超疏水表面。经检测，喷涂完成后得到超疏水涂层，其接触角为160°，滚动角为4°，具有良好的超疏水性，与基体材料结合良好。
上述实施例中，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷涂的工作气体为氮气，氦气，压缩空气或其混合气体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于， 该方法包含以下工艺步骤：
（1）用砂纸打磨不锈钢基体，去除不锈钢基体表面氧化膜，再用去离子水和丙酮清洗预磨过的不锈钢基体；
（2）对不锈钢基体表面进行喷砂粗化处理,得到具有粗糙表面的不锈钢基体；
（3）将步骤（2）加工得到的不锈钢基体表面采用低表面能材料修饰，修饰过程为将不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中，修饰后在真空干燥箱中烘干，即得到不锈钢超疏水表面。
2.根据权利要求1所述的不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于，在步骤（3）中，所采用的低表面能材料为硬脂酸，硬脂酸的浓度为2~4mM/L。
3.根据权利要求1所述的不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于，所述不锈钢基体浸入硬脂酸的乙醇溶液中的时间为1h。
4.根据权利要求1所述的不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于，所述不锈钢基体在真空干燥箱中的烘干温度为120℃。
5.根据权利要求1所述的不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷砂的工艺参数为空气压力0.3~1.0MPa，喷涂距离为5~50mm，粒子速度为300~1200mm/s，喷枪移动速度为100~250mm/s，喷砂时间10s~1min，喷砂用砂丸目数40~20目。
6.根据权利要求1或3所述的不锈钢配电柜自清洁表面的制备工艺，其特征在于，在喷砂粗化处理工艺过程中，喷涂的工作气体为氮气，氦气，压缩空气或其混合气体。
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