TC4钛合金超疏水表面/超润滑表面的制备及防冷凝性防冰性能研究

目的为研究疏水表面与润滑表面的防冷凝及防冰机理,拓宽TC4钛合金在航空航天、医疗、化工石油、船舶制造等多个领域的应用。方法采用阳极氧化法,在TC4表面构建了不同粗糙微结构,利用扫描电镜和原子力显微镜分别对表面形貌和粗糙度进行表征,对表面进行氟化和注油后,应用接触角测量仪测试表面的接触角、滚动角和滑动角,并在恒温恒湿箱内对氟化超疏水TC4表面和注油超润滑TC4表面的冷凝行为和结冰行为进行观测。结果以HF溶液为电解液,10 V恒定电压下,在TC4表面制备得到了突触状微结构,20 V恒定电压下制备得到了排列有序的纳米管状结构。氟化改性后,纳米管状结构TC4表面接触角可达156.1°,滚动角为8°,表现为超疏水性。注油后的纳米管状超润滑TC4表面接触角为109.1°,滑动角为2°,表现为超润滑性。在冷凝测试中,超疏水表面出现了液滴自发滑移和自发跳跃行为。在结冰测试中,注油后的纳米管状超润滑TC4表面比其他测试样品表面具有最长的结冰延迟时间45 s和最低冰黏附强度8.8 kPa。结论超疏水TC4表面比其他测试样品表面具有更加优异的防冷凝性,进行注油润滑后,超润滑表面的防结冰性优于超疏水表面。