[發明專利]一種具有納米孔結構的超黑涂層制備方法

有效

• 申請號: 201310200666.7
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103276377A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 金永中;楊奎;胡旭東;嚴弘揚;岳盼盼;曾國慶
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23F1/28
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及一種具有納米孔結構的超黑涂層制備方法，屬于超黑吸光涂層技術領域。

?

背景技術

黑色涂層被廣泛應用于太陽能轉換、熱-光-電發生、紅外探測、顯微鏡成像、天文觀測等領域。例如，需要在太陽能熱水器中的真空玻璃管內管外壁表面涂覆一層黑色涂料，提高對太陽光的吸收率。各種光學儀器的鏡筒內壁需要涂黑，以提高對照射到內壁上的光線的吸收，降低光在內壁上的反射，減少從內壁上反射出來的光對成像的干擾，提高成像的清晰度。

一般固體材料（如陶瓷、金屬、塑料等）的表面都會反射一定量的光線。理想的黑色材料具有零折射率，能吸收100％的光線色彩，而一般的黑色顏料光線反射率在5％到10％之間。目前已知對Ni-P合金涂層進行化學刻蝕可獲得多孔表面結構。文獻（S.?Kodama,?M.?Horiuchi,?T.?Kunii,?K.?Kuroda.?Ultra-Black?Nickel-Phosphorus?Alloy?Optical?Absorber.?IEEE?Transactions?On?Instrumentation?And?Measurement.?1990,?39,?230-232.）報道，這種具有多孔表面結構的Ni-P合金涂層能高效吸收光線，其光線反射率可低至0.16-0.18％。但受到制備方法的制約，目前這種多孔Ni-P合金涂層具有錐形孔形貌特征，且表面孔徑屬于微米級尺寸范疇。在該微米孔結構中，大孔徑增加了相鄰孔之間的孔壁厚度，加之孔內表面較光滑，致使相當一部分光線仍然被反射。為進一步降低上述多孔Ni-P合金涂層的光線反射率，研究設計一種新型超黑涂層及其制備方法是十分必要的。

?

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種具有納米孔結構的超黑涂層制備方法，該超黑涂層能提高材料對光的吸收，降低物體對光的反射。

本發明實現上述目的的技術解決方案如下：

一種具有納米孔結構的超黑涂層制備方法，其制備步驟為：

（1）前處理：對金屬基體材料表面進行清洗和活化，以利于后續化學復合鍍鍍層的附著；

（2）化學復合鍍鎳磷碳：先將配制好的化學鍍液進行超聲震蕩均勻，然后在75-90℃的施鍍溫度條件下將第（1）步處理后的基體材料放入化學鍍液中施鍍，施鍍時間為1-3h，化學鍍液pH為3-6，使金屬基體材料表面沉積鎳磷碳合金鍍層，然后水洗、干燥；所述化學鍍液各組分及濃度分別為硫酸鎳25-40g/L、次亞磷酸鈉20-30g/L、緩沖劑10-20g/L、絡合劑25-35g/L、炭黑0.5-3g/L，其余為去離子水或蒸餾水，其中炭黑的粒徑為20-60?nm；

所述緩沖劑為乙酸或乙酸鈉中任何一種；所述絡合劑為檸檬酸、乳酸中任何一種或兩種任意比例的混合物；

（3）化學刻蝕：用刻蝕酸液對金屬基體材料表面鎳磷碳合金鍍層進行化學刻蝕，水洗、干燥，即制備得到具有納米孔結構的超黑涂層；其中刻蝕酸液為硝酸，硝酸濃度為6-9mol/L，刻蝕溫度為20-50℃，刻蝕時間10-120s。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本發明提供了超黑涂層，在400-2000nm光線波長范圍內，對光線的反射率小于0.12%，比常規化學刻蝕Ni-P合金所獲得的吸光涂層具有更好的吸光性。

2、本發明所涉及制備方法的獨特之處在于，利用化學復合鍍技術在Ni-P鍍層中引入了納米炭黑粒子，這些均勻分布于Ni-P鍍層的納米炭黑粒子能在隨后的化學刻蝕過程中優先腐蝕，并在鍍層組織表面形成納米孔結構。另外，納米炭黑本身具有良好吸光性，炭黑粒子的引入有助于降低超黑涂層對光線的反射率。

3、本發明所制備的超黑涂層具有獨特的表面結構，其表面均勻分布著大小不一的微米錐形孔（孔徑為1-20μm），而在微米錐形孔的內表面和相鄰錐形孔之間的平面區域又充滿孔徑更小的納米孔（孔徑＜100nm）。

?

附圖說明

圖1是實施例1所得超黑涂層2000倍場發射掃描電鏡圖片。

圖2是實施例1所得超黑涂層20000倍場發射掃描電鏡圖片。

圖3是實施例1所得超黑涂層50000倍場發射掃描電鏡圖片。

?

具體實施方式