[發(fā)明專利]減阻銅表面的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107164746A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 盧艷;魏青
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C23C18/16
• 分類號: C23C18/16;C23C28/02;C23C18/40;C25D3/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 陸蕾

技術領域

本發(fā)明涉及金屬材料的處理技術領域，特別是涉及一種減阻銅表面的制備方法。

背景技術

黃銅作為一種重要的工程金屬材料，因其具有良好的力學性能、熱塑性、切削性、易焊接、導電導熱性好、價格便宜等特點，常被用于制造冷凝器、水管、空調(diào)內(nèi)外機連接管、散熱器、銷釘、導管等零部件。但銅的表面能較高，易吸附空氣中的水分造成腐蝕破裂，影響產(chǎn)品的使用性能和使用壽命。

20世紀80年代，德國波恩大學的植物學家Barthlott和Neihuis通過對荷葉表面結構的觀察發(fā)現(xiàn)其表面存在著的微米級凸起和蠟狀組織結構，使得荷葉具有超疏水性(即水滴落在葉子表面會自動聚集成水珠滾落下來)引起了世界范圍內(nèi)的極大關注。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)超疏水表面存在著諸多優(yōu)點，若將超疏水表面作用于金屬材料上可起到自清潔、抗腐蝕、滑移減阻、減小摩擦、增強光的吸收率等效果。例如超疏水表面用于石油運輸管道中，可防止管道壁粘滯減小運輸過程中的損耗及能量消耗；超疏水表面用于光學儀器、傳感器以及太陽能轉換裝置等部件中，可有效地減少對光的反射，最大限度的吸收入射光；超疏水材料用于航舶等行業(yè)，如在船體涂上一層超疏水薄膜，可大大降低船只行進過程中與水的摩擦，節(jié)省燃油；超疏水材料用于生物醫(yī)用組織如人工血管、血管支架、人工心臟瓣膜等結構表面上，可改善生物的血液相容性，減少血栓形成的幾率。

疏水表面的形態(tài)將影響表面水分的凝結和吸收的狀態(tài)，從而使氣體介入到液體潤滑膜系統(tǒng)；氣體的存在可以起到減阻效應。氣層減阻最為典型的實例應用為氣穴船，其通過船底造型形成氣膜層把船體和水隔開，從而減小了粘性阻力，如瑞典海事研究所通過彈性膠帶構建密封倉形成了氣穴減阻機制；韓國的Jinho J.等通過船模研究了氣穴面積和減阻率的關系^[36]；土耳其科技大學的Gokcay S.等制作了具有斷階結構的船模，從而通過氣穴效應實現(xiàn)了減阻性能^[37]等，從這些研究中可以看到氣體潤滑由于其摩擦阻力小和穩(wěn)定的性能，因此，氣體潤滑也為工業(yè)界所應用，如氣體潤滑軸承等。借助于此思想，合理的設計零部件的滑動表面使其產(chǎn)生氣層實現(xiàn)減阻功能，是一種潤滑新理念。

疏水表面的構建方法不同于普通的織構制備方法，對于普通織構的加工制備多采用Vibrorolling技術、反應離子刻蝕(RIE)技術、壓刻技術、表面噴丸處理、UV-LIGA技術、數(shù)控機械加工技術、激光表面織構加工(LST)技術等，而這些方法大多數(shù)加工表面只能是規(guī)則的二維圓形/方形/菱形等的組合。并且該生產(chǎn)方法有一定的優(yōu)點，但也存在一些問題，如采用飛秒激光器作為激光打標機使加工成本增高，有的對工作環(huán)境要求苛刻(需在真空環(huán)境加工)不適合工業(yè)化生產(chǎn)。因此如何使用簡單易行的方法制備出穩(wěn)定的超疏水微結構表面，滿足其在工業(yè)方面的應用顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種類荷葉微納多級結構減阻銅表面的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中具有減阻性銅表面難以生產(chǎn)的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種減阻銅表面的制備方法，其包括以下步驟：

1)對純銅或含銅的合金進行預處理，形成基底一，純銅中的銅含量為99.9％，含銅的合金中的銅含量為80％以上；

2)在基底一上鍍銅，具體為：將所述基底浸入含銅元素的化學鍍液中進行化學沉積，反應完成后，形成表面帶有微米級乳突結構的基底二；

3)在基底二上鍍鎳，具體為：將制備好的所述基底二作為陰極，純鎳板作為陽極，浸入電鍍液中進行電化學沉積，反應完成后，形成帶有納米級絨毛晶結構的基底三；

4)修飾，將基底三浸入低表面能的有機分子液中，獲得具有類荷葉超疏水表面的減阻銅。

優(yōu)選的，所述化學鍍液為含0.04mol/L的硫酸銅，0.008mol/L的硫酸鎳，0.08mol/L的次磷酸鈉，0.28mol/L的檸檬酸鈉，0.5mol/L的硼酸以及50ppm聚乙二醇的混合水溶液。

優(yōu)選的，所述電鍍液為含1mol/L的氯化鎳，0.5mol/L的硼酸和1.5mol/L的的混合水溶液。

優(yōu)選的，所述步驟1)中的預處理具體為：將所述純銅或含銅的合金用金相磨拋機打磨，在丙酮中超聲清洗，再堿洗酸洗，冷風干燥。