金属学报

作者：周小卫, 郭云, 荆雪艳, 王宇鑫

单位：江苏科技大学 材料科学与工程学院 镇江 212003

关键词：超疏水,Ni-Co-Zn涂层,仿生苍耳织构,抗覆冰特性,

基金：国家自然科学基金项目(51605203);江苏省自然科学基金项目(BK20211344)

抗覆冰超疏水涂层被广泛应用于航天器羽翼和风电叶扇等领域。受传统工艺的复杂性及氟碳聚合物疏水涂料耐候性差及与基体结合力差等因素影响，严重制约了超疏水涂层的工业化应用。本工作提出在蜂窝多孔Ti上电沉积纳米晶Ni0.12Co0.88 - x Zn x (x = 0~0.36，%，质量分数)合金涂层，经200 ℃时效处理，无需进行二次含F低表面能涂层修饰即可得到超疏水表面。通过SEM、XRD和润湿性实验对其微观形貌及其超疏水性能进行表征。结果表明，在Zn2+浓度50 g/L (x = 0.24)和络合剂(柠檬酸钠(Na3Cit))添加量5 g/L等优化工艺下，涂层晶粒尺寸约为300 nm，且沿多孔Ti的孔道钉扎生长，显著提高了涂层与多孔Ti基体的界面结合能力。润湿性测试结果表明：多孔Ti基体和涂层均为亲水性，但经自然时效14 d后涂层表现出疏水特性，其水滴接触角最大为126.3°，滚动角最低为17.5°。研究了人工时效温度、时间与润湿性之间的关联性，结果表明，经200 ℃人工时效处理后，涂层的超疏水性最佳，水滴接触角高达153.2°且滚动角低于7.8°，这主要归因于该涂层所表现出的自组装行为属于热响应机制，人工时效加速了这一自组装演变进程，大量的ZnO枝晶在纳米晶Ni或Co球壳上择优生长，生成多触角ZnO枝晶的球冠织构，从而具备超疏水结构特征。在-10 ℃冷冻台上进行抗覆冰特性测试，结果表明，经200 ℃人工时效后的涂层试样，其表面水滴完全结冰所需时间最长，为1418 s，比多孔Ti基体的抑冰时间延长近20倍，表现出优异的抗覆冰性能。

来源：2025年第5期

《金属学报》期刊编辑部

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