定域脉冲电解加工模具钢(GCr12)润湿性研究

发布日期：2021-08-06

研究背景:
  钢铁作为应用最广泛的金属材料之一，在深海和太空探索领域发挥着重要作用。但是，每年因钢材腐蚀造成的经济损失是不可估量的。为了解决这个问题，局部脉冲电化学加工（PECM）是一种高效、快速和环保的方法，被引入在模具钢（GCr12）表面制造微结构。结果表明，在不需要通过低表面能溶液对表面进行改性的情况下，获得了超疏水表面，其耐腐蚀性能得到显着提高。可以有效解决钢腐蚀的问题。因此，利用局部PECM技术在模具钢表面制备显微组织在工业上具有良好的应用前景。
内容简介:
  利用定域脉冲电解加工技术在模具钢(GCr12)表面制备微纳米二元结构，电解加工后的表面无需经过低表面能溶液修饰，即可达到超疏水状态。在本实验中，我们研究了PECM 的电压和脉冲时间对模具钢 GCr12 表面润湿性的影响。根据实验结果，微/纳米二元粗糙表面在7.9 V和2 ms的加工参数下具有最大的疏水角。结果表明，在PECM制备微结构过程中，电压和脉冲时间对微结构的形成起决定性作用，对表面疏水性影响最大。我们可以通过改变电压和脉冲时间等参数来进一步控制加工过程中电化学反应的强度，以确保加工精度。接下来，通过SEM、EDS、激光共聚焦显微镜对显微组织和化学成分进行了研究，结果表明，工件表面凹孔的大小和数量以及乳突结构是影响表面润湿性的关键因素。此外，还进行了耐磨性试验和耐腐蚀性试验。接触角分别下降了 4.4% 和 6.7%。实验结果表明，该表面具有较强的耐磨性和良好的耐腐蚀性。因此，我们认为使用PECM在模具钢表面制备微观结构在工业上具有良好的应用前景。
  该研究工作主要受到国家自然科学基金项目(U19A20103)资助，吉林省科技发展计划资助项目(No. Z20190101005JH)资助和中央引导吉林省地方科技发展专项基金资助项目(202002039JC)资助。
图文导读:

图1 电化学反应示意图

图2  PECM加工系统图

图3 加工前后工件形貌图

图4 不同加工参数下的接触角示意图

（供稿：田坤   审核：翟昌太）