[發明專利]一種硫酸刻蝕增強金屬鎳表面疏水性能的方法

有效

• 申請號: 201710220627.1
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106929855B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 錢曉靜;羅德禮;林波;陳長安;羅軍洪;蔣春麗
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種硫酸刻蝕增強金屬鎳表面疏水性能的方法，包括：(1)采用超聲清洗方式對金屬鎳表面進行清洗，將金屬鎳片表面的油污及吸附的雜質去除；(2)配置濃度為10～20wt％硫酸溶液，并將金屬鎳片置于硫酸溶液中，然后于30℃以上的水浴中進行化學刻蝕，刻蝕時間為28～56h，并且在刻蝕過程中，每隔1h翻轉一次金屬鎳片表面；(3)將刻蝕后的金屬鎳片取出并沖洗烘干，獲得表面疏水性能增強后的金屬鎳片。本發明工藝簡單、操作便捷、對原料和設備要求低，其通過采用簡單的硫酸化學刻蝕工藝，將金屬鎳與硫酸溶液發生化學反應，在金屬表面形成特殊的結構和形貌，提高表面粗糙度，從而有效增強了金屬鎳表面的疏水性。

技術領域

本發明涉及一種增強金屬鎳表面疏水性能的方法，具體涉及的是一種硫酸刻蝕增強金屬鎳表面疏水性能的方法。

背景技術

材料表面的濕潤性，是材料的固有性質之一。表面的潤濕性一般分為兩種：親水性和疏水性。親水性是指材料對水具有親合力，一般的無機固體、金屬及其氧化物等，其表面張力都較大，常稱為高能固體表面，易被液體潤濕，具有顯著的親水性。疏水性是指材料對水具有排斥作用，一般具有低表面能的物質，例如氟化物等，都具有顯著的疏水性；疏水甚至超疏水表面，由于其在表面自清潔、抗腐蝕、流動減阻及微流體無損輸送等方面的潛在應用價值而備受關注。

材料表面疏水改性，一般都采用兩種途徑：1)采用低表面能物質修飾表面，在金屬表面形成一個疏水涂層，通常采用一些低表面能或含有疏水基團的有機分子、高聚物等；2)改變表面的微觀結構，提高表面粗糙度，從而提高表面的疏水性；當然，某些條件下，也有將上述兩種方法結合起來提高材料的疏水性。

在金屬材料表面潤濕性研究中，不經低表面能修飾就制備出疏水表面對于金屬的應用有著重要意義；因為，在某些條件下，并不希望引入有機物，而且某些有機物也會帶來環境污染，例如，含氟類物質。這就要求只能通過對金屬表面結構改性，改變其表面微觀形貌，提高表面粗糙度，使其表面呈現多尺度微觀結構，由其表面形態、特殊結構的相互耦合作用實現表面的疏水性。如何在金屬基體上制備無修飾層疏水表面一直是疏水性能研究中的熱點和難點。

金屬鎳具有良好的機械強度和較高的化學穩定性，且鎳在空氣中不易被氧化，對酸和堿的抗蝕能力很強，通常有機酸、鹽酸、硫酸和堿性溶液對鎳的浸蝕極慢。基于這些優異的性能，金屬鎳被廣泛用于航空、軍事、特殊合金、催化劑等領域，但同樣的，金屬鎳也是一種親水材料。針對鎳的疏水改性鮮有報道，目前的相關報道主要有：苗發宏等采用低溫水熱反應和硬脂酸表面修飾法，在玻璃基片上制備出具有花狀微球結構的氫氧化鎳超疏水涂層；并以氫氧化鎳涂層為前驅體，經過400℃熱處理和硬脂酸表面修飾，得到了氧化鎳超疏水涂層；田菲菲等利用電鍍、化學鍍結合的方法在純銅基體表面制備了鎳的納米結構，獲得了超疏水表面。但是這些方案基本上都需要額外引入低表面能物質來提高基體的疏水性能；而不能在不改變基體表面化學組成的情況下，直接提高金屬鎳表面的疏水性能。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種硫酸刻蝕增強金屬鎳表面疏水性能的方法，適合用于提高金屬鎳表面疏水性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種硫酸刻蝕增強金屬鎳表面疏水性能的方法，包括以下步驟：

(1)采用超聲清洗方式對金屬鎳表面進行清洗，將金屬鎳片表面的油污及吸附的雜質去除，具體清洗過程為：

(a)利用無水乙醇對金屬鎳片表面超聲清洗10min以上；

(b)取出金屬鎳片，并用無水以純沖洗三遍，然后將金屬鎳片浸泡在30℃、1M的NaOH溶液中，浸泡時間為30min以上；

(c)將金屬鎳片在30℃、1M的NaOH溶液中超聲30min以上；

(d)將金屬鎳片取出，分別用丙酮和無水乙醇各自超聲清洗20min；