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    小口徑不銹鋼管被廣泛運用于醫(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。通過綜合性分析現(xiàn)有國內(nèi)外研究人員在固體表面抗液體黏附機理性研究與抗黏附管道內(nèi)表面制備技術(shù)兩個方面的研究方法、成果與結(jié)論，發(fā)現(xiàn)目前針對液體黏附理論的認識還較為欠缺，沒有一個成形與系統(tǒng)的理論來指導(dǎo)管道抗黏附內(nèi)表面的制備。同時，也缺少缺少一種可操作性強、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驗對比的方法，從固體材料表面抗黏附機理與管道抗黏附內(nèi)表面制備技術(shù)兩個方面進行深入研究。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理方面，在結(jié)合固-液界面黏附功理論與固體光滑表面潤濕模型的基礎(chǔ)上，分析液體在機加工粗糙表面鋪展的過程，研究固-液-氣三相接觸線的移動特性進而從動態(tài)角度的分析液體的粘附過程，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)通過對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行液滴的靜態(tài)接觸角測量實驗，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)律并驗證了三相接觸線鋪展模型的正確性。試驗與理論分析表明，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、大長徑比與薄壁等結(jié)構(gòu)特點，并分析現(xiàn)有拋光工藝，選用電化學(xué)拋光方法進行管道抗黏附內(nèi)表面的制備。根據(jù)對小口徑不銹鋼管道內(nèi)表面電化學(xué)拋光特點進行機理性分析，結(jié)合加工過程中可能出現(xiàn)的各技術(shù)問題進行方案論證，最終提出裝置的技術(shù)要求。并結(jié)合要求從裝置總體機械結(jié)構(gòu)、電解液加熱、電解液循環(huán)、檢測系統(tǒng)和裝置數(shù)控系統(tǒng)五個方面進行了詳細設(shè)計與優(yōu)缺點分析，最終給出了一種可用于實驗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)通過機理研究表明，電流密度、工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進給速度、電解液溫度、電解液流速、加工間隙及加工時間等工藝參數(shù)對拋光后管道內(nèi)表面質(zhì)量具有直接性影響。通過在自行設(shè)計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行各電化學(xué)參數(shù)對管道內(nèi)表面拋光質(zhì)量的影響的實驗性研究，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、工具電極進給速度、電解液溫度、電解液流速、加工間隙及加工時間對拋光后管道內(nèi)表面均有較大的影響。最后，通過工藝參數(shù)優(yōu)化獲得粗糙度值Rc為0.14um的鏡面級管道內(nèi)表面。

    綜上所述，本文所作的小口徑不銹鋼管內(nèi)表面抗黏附機理及其制備技術(shù)研究，首先從固體表面的液體鉆附機理進行深入研究，指明了提高管道內(nèi)表面抗黏附能力的兩個研究方向，然后從降低固體表面能量壁壘角度進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，將有效的改善我國在該技術(shù)研究領(lǐng)域的相對落后局面。

存在問題與改進措施

    本文雖對小口徑不銹鋼管內(nèi)表面抗黏附理論與制備技術(shù)進行了大量的研究與工作，并獲得了較為理想的效果。但限于時間原因，還有某些細節(jié)上還需要進一步完善與思考:

    (1)對拋光處理后的管道進行液體黏附實驗，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)進一步對電化學(xué)工藝參數(shù)進行工藝優(yōu)化，進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行了抗黏附表面的制備，而對于潤濕狀態(tài)角度需要做進一步深入研究與分析。