[發(fā)明專利]金屬表面超疏水鈷鍍層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310301855.3
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103382564A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇峰華;姚凱;劉燦森;黃平
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面改性和金屬鍍層電沉積制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬表面超疏水鈷鍍層及其制備方法。

背景技術(shù)

鈷能提高鐵基、鋁鎳基和稀土金屬合金的磁飽和強度和居里點，使其具有高矯頑力，是電氣工業(yè)中的優(yōu)良磁性材料。同時，鈷金屬鍍層具有比鎳金屬鍍層更高的硬度、耐磨和耐高溫性能，含鈷高溫合金在?900～1000℃下仍有很高的強度和抗蠕變性能。但純鈷金屬表現(xiàn)為親水性能，其防腐、自清潔和防冰等性能有待提高，從而影響其在汽車船舶工業(yè)、電氣工業(yè)及航空、航天工業(yè)等的應(yīng)用。

超疏水表面是指水滴在其上接觸角大于150o，滾動角小于10o，因其具有自清潔、減阻、耐腐蝕和抗結(jié)冰結(jié)霜等特性，在軍事、通訊、航空和生物等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。通常情況下，純金屬表面為親水性，在金屬基體表面制備具有超疏水功能的鍍層材料，引起了廣大研究者的關(guān)注。目前，化學(xué)刻蝕、熱噴涂、氣相沉積和電鍍等方法可用于在金屬基體表面制備具有超疏水的功能鍍層，相比而言，電鍍法具有設(shè)備和過程簡單、生產(chǎn)價格低廉、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，越來越受到科研工作者的關(guān)注。申請?zhí)枮?01110152051.2公開了一種鎳電鍍液和使用鎳電鍍液制備超疏水鎳鍍層的方法，所用的鎳電鍍液以氯化膽堿離子液體作為溶劑，以NiCl₂或NiCl₂·6H₂O為溶質(zhì)，在一定溫度和電鍍電壓下，電鍍制備了超疏水鎳鍍層。申請?zhí)枮?01210114736.2公開了一種具有超疏水鍍層的鎂合金的制備方法，首先在鎂合金上制備二元微納米粗糙結(jié)構(gòu)，再經(jīng)低表面能的長直鏈烷酸修飾后獲得超疏水性能。申請?zhí)枮?01210483659.8公開了一種金屬表面超疏水性鋁鍍層制備方法，在活性金屬基磁控濺射鋁鍍層表面構(gòu)建微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，然后在十四酸中浸泡一段時間，獲得超疏水鋁鍍層。

如前所述，鈷金屬廣泛應(yīng)用于電氣及航空、航天領(lǐng)域，但由于其親水性，影響其防腐、自清潔和防冰等性能。本專利首次發(fā)明了在不同的金屬基材表面制備具有超疏水性能的鈷鍍層，其制備方法簡單，成本低廉，且易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

??本發(fā)明提供金屬表面超疏水鈷鍍層的制備方法，采用電鍍法制備超疏水鈷鍍層所需電鍍液成分簡單，配制方便，環(huán)境友好，不含腐蝕性物質(zhì)。同時，電鍍過程簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)，所制備的超疏水鈷鍍層的接觸角在150~160o范圍，滾動角小于10o，具有很好的超疏水性能。制備的超疏水鈷鍍層在汽車船舶工業(yè)、電氣工業(yè)及航空、航天工業(yè)等有廣泛的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的。

金屬表面超疏水鈷鍍層及其制備方法，其包括下列步驟：

1.????????工件預(yù)處理：將工件先用400目和800目砂紙打磨，然后用表面活性劑超聲清洗5~30?min，再用丙酮超聲清洗5~30?min，最后用稀硫酸（0.2~3.0?mol/L）清洗10~60?s后用純凈水洗凈，吹干，得到經(jīng)過處理的工件；

2.????????配置電鍍液：將金屬鈷鹽和長直鏈烷酸溶解于乙醇溶液中，攪拌震蕩均勻，配置成基礎(chǔ)電鍍液；

3.????????將經(jīng)過處理的工件作為陰極，純鈷、銅或石墨碳作為陽極，在步驟2）配置的基礎(chǔ)電鍍液中進行電鍍，電鍍后將陰極工件鍍層洗凈、吹干，獲得超疏水功能的鈷鍍層。

優(yōu)先地，在步驟1中，所述工件為不銹鋼和黃銅導(dǎo)電金屬材料；所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。

優(yōu)先地，在步驟2中，所述金屬鈷鹽為二氯化鈷、硫酸鈷及它們的水合物中的一種以上。

優(yōu)先地，在步驟2中，所述長直鏈烷酸為碳原子數(shù)為8~20的直鏈烷酸，包括癸酸、肉豆蔻酸或十八烷酸之一。

優(yōu)先地，步驟2中，所述金屬鈷鹽在乙醇溶液中濃度為0.01~1.0?mol/L，長直鏈烷酸在乙醇溶液中濃度為0.01~3.0?mol/L，乙醇藥品的純度為分析純。

優(yōu)先地，步驟2中，所述攪拌震蕩采用100~300?W功率超聲波超聲10~30?min，200~800轉(zhuǎn)/分磁力攪拌器攪拌10~40?min。

優(yōu)先地，步驟3中，電鍍電壓范圍為5~50?V，最佳范圍為10~30?V；電鍍時間為1~60?min，最佳范圍為10~30?min；?電鍍液溫度為室溫~75℃.

優(yōu)先地，步驟3中所述電鍍所用電源為市場上購買的普通直流電和脈沖電鍍電源。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1.????????本發(fā)明的制備方法可在所有導(dǎo)電金屬材料表面制備超疏水鈷鍍層。