[發(fā)明專(zhuān)利]一種超疏水金屬表面的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410186659.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103981547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張謙;曹凱;陳福明;吳思國(guó);王丹丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳清華大學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C25D3/38
• 分類(lèi)號(hào): C25D3/38;C23C18/44;C23F17/00
• 代理公司: 深圳市惠邦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44271
• 代理人: 孫菊梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料基體表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水金屬表面的制備方法。

背景技術(shù)

表面潤(rùn)濕性是工程材料的一個(gè)重要物理性質(zhì)，其好壞在某種程度上決定著該材料的應(yīng)用領(lǐng)域。衡量一種液體在某一固體表面的潤(rùn)濕性的好壞程度可通過(guò)接觸角判斷，它是液/氣界面與固體表面之間(包括液體相部分)的夾角。超疏水表面是指靜態(tài)接觸角(CA)大于150°并且滾動(dòng)角(SA)小于10°的表面，因其在自清潔、防水除濕、抗腐蝕耐氧化、抗結(jié)冰結(jié)霜、流體運(yùn)輸減阻、傳熱強(qiáng)化等方面有廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。材料表面的超疏水性取決于表面的化學(xué)成分和微觀形貌，相應(yīng)地，超疏水表面的制備方法主要著眼于兩點(diǎn)：在疏水材料上構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)；對(duì)粗糙表面進(jìn)行疏水化修飾。目前超疏水表面的制備主要采用刻蝕法、涂覆法、直接浸泡法、電化學(xué)法、噴砂法、氧化法等，研究者采用上述方法在某種金屬或復(fù)合材料上實(shí)現(xiàn)了表面的超疏水性，如中國(guó)專(zhuān)利CN101476121A利用低壓氧化法在銅表面制備了超疏水薄膜，CN102615036A采用浸泡法制備了鋼基體的超疏水表面，CN101191227A經(jīng)過(guò)噴砂和去砂處理制備出具有超疏水鈦合金表面，CN101885257A及CN102310037A分別采用浸泡或淋涂法在鋁和鋁合金上實(shí)現(xiàn)了超疏水性，CN101830098A采用涂覆的方法在碳纖維等聚合物基復(fù)合材料上取得了超疏水效果。然而以上大部分工藝存在著成本昂貴、過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)、不易控制、穩(wěn)定性差、適用基體單一等不足之處，所制得的表面也普遍存在著結(jié)合力差、不耐腐蝕等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與推廣，因此，為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)及工業(yè)應(yīng)用的需要，開(kāi)發(fā)一種方便快捷、通用性強(qiáng)而又穩(wěn)定性好的超疏水表面制備方法尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和局限性，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基體適用范圍廣的超疏水表面制備方法，即通過(guò)電鍍鍍銅-化學(xué)鍍銀構(gòu)建金屬表面微納二級(jí)結(jié)構(gòu)，再采用低表面能物質(zhì)修飾獲得穩(wěn)定超疏水性和耐腐蝕性的表面。

本發(fā)明公開(kāi)了一種超疏水金屬表面的制備方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)基體金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，除去表面油脂和氧化層；

(2)電鍍鍍銅；

(3)化學(xué)鍍銀；

(4)將電鍍鍍銅、化學(xué)鍍銀后的基體金屬表面進(jìn)行修飾、熱處理、冷卻，得到超疏水金屬表面。

所述基體為紫銅、黃銅、不銹鋼、鎳、鐵、鋁、鋁合金和通過(guò)化學(xué)鍍方式覆蓋有上述金屬的高分子型材。

所述步驟(1)中預(yù)處理為將金屬表面拋光，依次用去離子水、有機(jī)溶劑、稀鹽酸和去離子水超聲清洗以去除表面油脂和氧化層。

所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、甲醇中任意一種，所述稀鹽酸濃度為0.1～1.0mol/L，超聲清洗時(shí)間各為5～15min。

所述步驟(2)中電鍍鍍銅為將預(yù)處理后的基體作為陰極板，紫銅板作為陽(yáng)極板置于電鍍槽中進(jìn)行恒流電鍍或脈沖電鍍，其中，電鍍鍍銅的鍍液濃度為60～400g/L的CuSO₄·5H₂O溶液和40～150ml/L的H₂SO₄溶液，電鍍溫度范圍為15～45℃，電鍍時(shí)間5～30min；所述恒流電鍍電流密度為0.05～0.50A/cm²，所述脈沖電鍍電流變換周期為6～20s，高低峰電流持續(xù)時(shí)間比為3:7～7:3，高峰電流密度為0.10～0.50A/cm²，低峰電流密度為0.05～0.15A/cm²。

優(yōu)選地，所述恒流電鍍電流密度為0.06～0.22A/cm²，恒流電鍍溫度為20～30℃，電鍍時(shí)間為15～20min；脈沖電鍍電流變換周期為12～18s，高低峰電流持續(xù)時(shí)間比為5:5～7:3，高峰電流密度為0.10～0.20A/cm²，低峰電流密度為0.08～0.15A/cm²，脈沖電鍍溫度為25～35℃，電鍍時(shí)間為8～15min，電鍍鍍銅的鍍液為CuSO₄·5H₂O和濃H₂SO₄的混合溶液，其濃度分別為125～300g/L和50～100ml/L。