小口徑不銹鋼管被廣泛運(yùn)用于醫(yī)療器械、食品、化工、航空、航天、半導(dǎo)體等工業(yè)領(lǐng)域，其抗黏附內(nèi)表面的制備一直為研究者們所關(guān)注。通過(guò)綜合性分析現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外研究人員在固體表面抗液體黏附機(jī)理性研究與抗黏附管道內(nèi)表面制備技術(shù)兩個(gè)方面的研究方法、成果與結(jié)論，發(fā)現(xiàn)目前針對(duì)液體黏附理論的認(rèn)識(shí)還較為欠缺，沒(méi)有一個(gè)成形與系統(tǒng)的理論來(lái)指導(dǎo)管道抗黏附內(nèi)表面的制備。同時(shí)，也缺少缺少一種可操作性強(qiáng)、成本低廉的小口徑不銹鋼管抗黏附內(nèi)表面的制備技術(shù)。因此，本文采用理論分析一實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，從固體材料表面抗黏附機(jī)理與管道抗黏附內(nèi)表面制備技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行深入研究。本文主要工作及其結(jié)論如下:

    (1)在固體表面的液體黏附機(jī)理方面，在結(jié)合固-液界面黏附功理論與固體光滑表面潤(rùn)濕模型的基礎(chǔ)上，分析液體在機(jī)加工粗糙表面鋪展的過(guò)程，研究固-液-氣三相接觸線的移動(dòng)特性進(jìn)而從動(dòng)態(tài)角度的分析液體的粘附過(guò)程，建立了基于最小系統(tǒng)自由能的三相接觸線鋪展模型。發(fā)現(xiàn)影響接觸線鋪展過(guò)程的主要因素為固體表面本征接觸角、輪廓單元的平均線高度與輪廓單元的平均寬度。

    (2)通過(guò)對(duì)具有各向異性特性的本征疏水高分子材料與本征親水金屬材料表面上進(jìn)行液滴的靜態(tài)接觸角測(cè)量實(shí)驗(yàn)，研究平行于紋理方向與垂直于紋理方向的接觸角大小與表面粗糙度及化學(xué)成分之間的變化規(guī)律并驗(yàn)證了三相接觸線鋪展模型的正確性。試驗(yàn)與理論分析表明，表面溝槽導(dǎo)致的能量壁壘與化學(xué)成分影響的液體潤(rùn)濕狀態(tài)是影響固體表面抗黏附能力的主要因素。該結(jié)論為不銹鋼管抗黏附內(nèi)表面制備提供了理論指導(dǎo)。

    (3)結(jié)合本文所面向的不銹鋼管所具有的小口徑、大長(zhǎng)徑比與薄壁等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并分析現(xiàn)有拋光工藝，選用電化學(xué)拋光方法進(jìn)行管道抗黏附內(nèi)表面的制備。根據(jù)對(duì)小口徑不銹鋼管道內(nèi)表面電化學(xué)拋光特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)理性分析，結(jié)合加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行方案論證，最終提出裝置的技術(shù)要求。并結(jié)合要求從裝置總體機(jī)械結(jié)構(gòu)、電解液加熱、電解液循環(huán)、檢測(cè)系統(tǒng)和裝置數(shù)控系統(tǒng)五個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與優(yōu)缺點(diǎn)分析，最終給出了一種可用于實(shí)驗(yàn)的小口徑不銹鋼管道內(nèi)表面電化學(xué)拋光裝置，為管道內(nèi)表面處理提供了可能。

    (4)通過(guò)機(jī)理研究表明，電流密度、工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進(jìn)給速度、電解液溫度、電解液流速、加工間隙及加工時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)拋光后管道內(nèi)表面質(zhì)量具有直接性影響。通過(guò)在自行設(shè)計(jì)并搭建了面向小口徑不銹鋼管道內(nèi)表面的電化學(xué)拋光裝置上，采用單因素控制變量法進(jìn)行各電化學(xué)參數(shù)對(duì)管道內(nèi)表面拋光質(zhì)量的影響的實(shí)驗(yàn)性研究，結(jié)果表明:具有螺旋溝槽結(jié)構(gòu)的工具電極相比較普通圓柱形工具電極有效的提高了管道內(nèi)電解液的更新速度，有效的提高了管道內(nèi)表面的拋光質(zhì)量;電流密度、工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進(jìn)給速度、電解液溫度、電解液流速、加工間隙及加工時(shí)間對(duì)拋光后管道內(nèi)表面均有較大的影響。最后，通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化獲得粗糙度值Rc為0.14um的鏡面級(jí)管道內(nèi)表面。

    綜上所述，本文所作的小口徑不銹鋼管內(nèi)表面抗黏附機(jī)理及其制備技術(shù)研究，首先從固體表面的液體鉆附機(jī)理進(jìn)行深入研究，指明了提高管道內(nèi)表面抗黏附能力的兩個(gè)研究方向，然后從降低固體表面能量壁壘角度進(jìn)行了面向小口徑管的內(nèi)表面電化學(xué)拋光研究。相信隨著管道抗黏附制備技術(shù)的深入研究與發(fā)展，將有效的改善我國(guó)在該技術(shù)研究領(lǐng)域的相對(duì)落后局面。

存在問(wèn)題與改進(jìn)措施

    本文雖對(duì)小口徑不銹鋼管內(nèi)表面抗黏附理論與制備技術(shù)進(jìn)行了大量的研究與工作，并獲得了較為理想的效果。但限于時(shí)間原因，還有某些細(xì)節(jié)上還需要進(jìn)一步完善與思考:

    (1)對(duì)拋光處理后的管道進(jìn)行液體黏附實(shí)驗(yàn)，直接觀察不同粗糙度下的液體黏附量，為三相接觸線鋪展模型與分析提供數(shù)據(jù)與理論支持。

    (2)進(jìn)一步對(duì)電化學(xué)工藝參數(shù)進(jìn)行工藝優(yōu)化，進(jìn)而提高不銹鋼管道內(nèi)表面拋光質(zhì)量。

    (3)本文從降低固體表面能量壁壘角度進(jìn)行了抗黏附表面的制備，而對(duì)于潤(rùn)濕狀態(tài)角度需要做進(jìn)一步深入研究與分析。