[發(fā)明專利]一種仿生鯊魚皮金屬模具的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810097451.6
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN101590580A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯毅
• 申請（專利權(quán)）人: 魯毅
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C23C18/20;C23C18/22;C23C18/28;C23C18/40;C25D1/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物仿生領(lǐng)域金屬模具的制備方法，具體是指制備具有鯊 魚皮盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)的金屬模具的制備方法。

背景技術(shù)

研究表明：鯊魚表皮具有盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，這種溝槽結(jié)構(gòu)能 夠改變表皮附近的水流狀況，抑制渦流產(chǎn)生，減小表皮與水的摩擦阻力，同時 這種微結(jié)構(gòu)可以抑制海洋微生物在其表皮上的附著，將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于飲用水 行業(yè)、船舶行業(yè)等領(lǐng)域，可以抑制藻類、貝類的附著，減小阻力，達(dá)到節(jié)能、 仿污的作用。國內(nèi)外研究人員對鯊魚進(jìn)行了大量的仿生研究，采用固態(tài)硅橡膠 可以將盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)完整清晰的復(fù)制下來，并可制備仿生聚氨酯薄膜，但這 種材料難以得到大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此我們開發(fā)了這種具有微結(jié)構(gòu)的仿生 聚氨酯薄膜上的電鑄工藝，制備具有鯊魚皮盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)的金屬模具，使用 該模具可以大批量壓印出鯊魚皮仿生高分子薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種仿生鯊魚皮金屬模具的制備方法。該 方法在于將具有鯊魚皮微結(jié)構(gòu)的仿生聚氨酯薄膜進(jìn)行導(dǎo)電化處理，并以仿生聚 氨酯薄膜作為電鑄原型，復(fù)制出具有鯊魚皮微結(jié)構(gòu)的鎳金屬模具。為此，本發(fā) 明解決所述問題的技術(shù)方案由以下工序步驟實現(xiàn)：

1.超聲波清洗：仿生聚氨酯薄膜浸泡于丙酮中，超聲波清洗5分鐘，清洗2次。

2.除油脂：仿生聚氨酯薄膜用50g/L的十二烷基硫酸鈉溶液50～60℃，浸泡 30min以上。

3.粗化：仿生聚氨酯薄膜用濃硫酸和重鉻酸鉀的混合溶液，對應(yīng)濃度分別為 5ml/L和10g/L，50～60℃浸泡2min后取出蒸餾水清洗干凈。

4.敏化：仿生聚氨酯薄膜用37％濃鹽酸和氯化亞錫混合溶液，濃度分別40ml/L 和10g/L，室溫下浸泡2～5min，之后取出，用緩慢蒸餾水洗干凈。

5.活化：將4g/L的硝酸銀溶液用氨水滴定至棕褐色剛好褪去成無色透明溶液， 將仿生聚氨酯薄膜置于該溶液中，室溫下浸泡5～10min，取出蒸餾水清洗干 凈，并快速吹干仿生聚氨酯薄膜。

6.化學(xué)鍍銅：將仿生聚氨酯薄膜浸泡在7.5g/L硫酸銅、15g/L?EDTA二鈉、5g/L 氫氧化鈉和6～7ml/L的37％甲醛混合溶液中，40～60℃反應(yīng)鍍銅20～30min。

7.電鑄：將化學(xué)鍍銅后的仿生聚氨酯薄膜，置于電鑄槽中，制備金屬模具。 具體電鑄溶液配方及工藝參數(shù)如表1，

8.脫模：將電鑄金屬模具與仿生聚氨酯薄膜剝離。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果是：由以上步驟獲得的仿生鯊魚皮 金屬模具可以將盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)完整清晰的復(fù)制下來，并可制備仿生聚氨酯薄 膜，使其得以在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行應(yīng)用。

附圖說明

圖1在顯微鏡下放大鯊魚皮結(jié)構(gòu)；

圖2在顯微鏡下放大的仿生鯊魚皮金屬模具結(jié)構(gòu)；

圖3是制備仿生鯊魚皮金屬模具的工藝流程圖。

具體實施方式

參照圖3并比較圖1、圖2，本發(fā)明涉及一種仿生鯊魚皮金屬模具的制備方 法，該方法的實施步驟依次是：

1.超聲波清洗：仿生聚氨酯薄膜浸泡于丙酮中，超聲波清洗5分鐘，清洗2次。

2.除油脂：仿生聚氨酯薄膜用50g/L的十二烷基硫酸鈉溶液50～60℃，浸泡 30min以上。

3.粗化：仿生聚氨酯薄膜用濃硫酸和重鉻酸鉀的混合溶液，對應(yīng)濃度分別為 5ml/L和10g/L，50～60℃浸泡2min后取出蒸餾水清洗干凈。

4.敏化：仿生聚氨酯薄膜用37％濃鹽酸和氯化亞錫混合溶液，濃度分別40ml/L 和10g/L，室溫下浸泡2～5min，之后取出，用緩慢蒸餾水洗干凈。

5.活化：將4g/L的硝酸銀溶液用氨水滴定至棕褐色剛好褪去成無色透明溶液， 將仿生聚氨酯薄膜置于該溶液中，室溫下浸泡5～10min，取出蒸餾水清洗干 凈，并快速吹干仿生聚氨酯薄膜。

6.化學(xué)鍍銅：將仿生聚氨酯薄膜浸泡在7.5g/L硫酸銅、15g/L?EDTA二鈉、5g/L 氫氧化鈉和6～7ml/L的37％甲醛混合溶液中，40～60℃反應(yīng)鍍銅20～30min。

7.電鑄：將化學(xué)鍍銅后的仿生聚氨酯薄膜，置于電鑄槽中，制備金屬模具。

具體電鑄溶液配方及工藝參數(shù)如表1，