[發(fā)明專利]一種制備鈦或鈦合金超疏水表面的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210103931.5
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102618913A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐文驥;陸遙;宋金龍;劉新;孫晶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C25F3/08
• 分類號: C25F3/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發(fā)明涉及金屬表面處理，特別涉及到一種電化學制備鈦或鈦合金超疏水表面的工藝方法。

背景技術

鈦及鈦合金具有比強度高、耐熱性好、耐腐蝕等優(yōu)良特性，超疏水表面具有自清潔、減阻減摩、防結霜、抑制表面腐蝕等特點。因此，發(fā)明鈦或鈦合金超疏水表面制備方法，對航空、航天、艦船、兵器等工業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。

制備鈦或鈦合金超疏水表面一般需要兩個步驟：一是對其表面進行粗糙化處理，構建微納米粗糙結構；二是降低其表面能，通常利用低表面能物質硅烷、氟硅烷或硬脂酸等來修飾所獲得的粗糙結構。Qu等通過在鈦基底上制備導電聚苯胺納米管薄膜制備超疏水表面(M.N.Qu，G.Y.Zhao，X.P.Cao，J.Y.Zhang，Langmuir?2008，24，4185)，F(xiàn)ujishima等利用印刷法在鈦基底制備了超疏水表面(K.Nakata，S.Nishimoto，A.Kubo，D.Tryk，T.Ochiai，T.Murakami，A.Fujishima，Chem.Asian?J.2009，4，984)，上述方法需要較多的步驟以及較長的加工時間。Lin等利用電化學法制備超疏水鈦表面，以鉑金為陰極，氫氟酸為電解液(Y.K.Lai，C.J.Lin，J.Y.Huang，H.F.Zhuang，L.Sun，T.Nguyen，Langmuir，2008，24，3867)，由于鉑金是貴重金屬，使得該方法成本較高，氫氟酸屬于強酸，并具有較強的氧化性，會對環(huán)境造成污染。利用強酸或強堿制備超疏水鈦表面的還有中國專利200810183386.9，Chen等(A.C.Chen，X.S.Peng，K.Koczkur，B.Miller，Chem.Commun.2004，1964)和Ivanova等(E.P.Ivanova，V.K.Truong，J.Y.Wang，C.C.Berndt，R.T.Jones，I.I.Yusuf，I.Peake，H.W.Schmidt，C.Fluke，D.Barnes，R.J.Crawford，Langmuir，2010，26，1973)，這些方法會在較大程度上對環(huán)境造成污染。

電化學刻蝕法是一種簡單，高效，可控性好的傳統(tǒng)技術。使用電化學法構造超疏水表面的粗糙結構具有操作簡單方便、加工時間短等優(yōu)點。此外，與上述制備鈦或鈦合金超疏水表面的方法相比，本發(fā)明使用中性電解液，避免強酸強堿溶液的使用，使得加工過程更加環(huán)保，操作人員更加安全。目前，采用中性電解液的電化學法制備鈦或鈦合金超疏水表面的方法尚無文獻報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種安全、環(huán)保、加工過程簡單且加工效率高的方法來制備鈦或鈦合金超疏水表面。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供構建鈦或鈦合金超疏水表面的工藝方法，包括如下步驟：

(1)將金屬鈦或鈦合金清洗除油；

(2)將鈦或鈦合金和陰極平行對稱放置，并通過導線與直流電源相連，鈦或鈦合金接正極，陰極接負極，然后將其放入盛有電解液的容器中，接通電源開始電化學刻蝕；所采用的電解液為NaCl或NaBr水溶液；刻蝕完成后將鈦或鈦合金清洗，吹干；

(3)將步驟(2)得到的鈦或鈦合金表面用低表面能材料進行修飾，取出后烘干，即得到鈦或鈦合金超疏水表面；所采用的低表面能材料包括氟硅烷、硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸或肉豆蔻酸。

本發(fā)明與現(xiàn)有的鈦或鈦合金超疏水表面制備技術相比具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明無需復雜的加工裝置和操作步驟，且極易大面積制備。

(2)本發(fā)明采用中性電解液，無需強酸、強堿，反應過程中無刺激性氣體產(chǎn)生，對操作人員和環(huán)境的危害小。

(3)本發(fā)明的加工效率高，只需幾分鐘的時間就可得到超疏水表面所需的二元微納米粗糙結構。

(4)本發(fā)明得到的鈦或鈦合金超疏水表面具有較好的超疏水性能，對水的接觸角大于150°，滾動角小于5°。

附圖說明

圖1為實施例1的加工裝置示意圖。

圖2為實施例1獲得的鈦超疏水表面的掃描電鏡圖。

圖3為實施例1獲得的鈦超疏水表面的掃描電鏡圖。

圖4為實施例1獲得的鈦超疏水表面的掃描電鏡圖。

圖5為實施例1獲得的鈦超疏水表面的疏水示意圖。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。

實施例1