[發明專利]鐵族金屬超雙疏表面的制備方法

在審

• 申請號: 201810206015.1
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108543686A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 蔡君彥;李明;王譚彥宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B05D7/14
• 分類號: B05D7/14;B05D5/00;B05D3/14;C25D3/00;C23C18/00;C23C14/32;C23F4/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種鐵族金屬超雙疏表面的制備方法，包括以下步驟：A、將鐵族金屬或其合金基材表面進行預處理；B、將經步驟A處理的基材表面進行羥基化處理；C、將經步驟B處理后的基材浸泡在含氟硅烷的溶液中進行有機薄膜的表面化學修飾，在鐵族金屬或其合金基材表面形成超雙疏薄膜，即可。本發明以鐵族金屬或其合金作為基體，在鐵族金屬或其合金上形成特殊粗糙度的結構，即提供一級粗糙度，然后通過表面羥基化后可在表面迅速修飾氟硅烷以降低表面能并可能進一步提高粗糙度，形成超雙疏表面。本發明制備工藝簡便、基材與有機膜的結合力好、可廣泛用于各種金屬的防腐、防污、防粘附、自清潔等。

技術領域

本發明涉及納米材料制備技術以及金屬表面處理技術領域，具體涉及一種超雙疏表面的制備方法，更具體地，涉及一種鐵族金屬或其合金超雙疏表面的制備方法。

背景技術

基于其良好的熱、電導性和力學可靠性，鐵族金屬及其合金被廣泛地應用于建筑、設備、機械等等領域。然而在工藝流程中，鐵族金屬及其合金作為親水材料，其表面極易被污染腐蝕，從而影響器件、設備的使用性能。而超疏性能可以使表面具備抗腐蝕、自清潔、防黏附等優秀性能，解決金屬的污染和腐蝕問題。因此，如何在鐵族金屬及其合金上制備超疏表面一直是研究者關注的熱點。

盡管目前的方法已經在優化鐵族金屬表面潤濕性、制備超疏水表面取得了很大的進展，但是對于在這些基材上制備超雙疏表面仍然存在很多困難和問題。專利文獻CN103709882 A公開了一種在基材上通過引入基底微球并接枝含氟聚合物反應得到超雙疏表面。然而這種方法所必需的微球制備步驟復雜，需經歷超聲、旋蒸、熱處理、冷卻、重分散、離心、干燥這些冗長的步驟，且氟化處理的反應耗時也需要2～24h。專利文獻201110131477.X提出一種含氟雙功能微球的制備及其應用于構筑超雙疏表面，該微球與基材反應可形成共價鍵，結合力好。但是，用這種方法處理的基材必須含有活性基團(如羥基、羧基、氨基等)。同時，由于鐵族金屬及其合金在空氣等環境下容易被氧化，在基材表面形成的氧化層往往也會影響后續的化學修飾反應。

因此，需要一種設備簡便、快速、基體與有機膜結合力好、可用于大規模制備的方法改善鐵族金屬及其合金的表面潤濕性，形成超雙疏表面的方法使得基材獲得良好的抗腐蝕、防粘附、自清潔性能，使鐵族金屬及其合金可以更好地運用于制造業。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺點，本發明提供了一種鐵族金屬超雙疏表面的制備方法，為在鐵族金屬或其合金表面化學修飾有機薄膜的方法，本發明工藝設備簡單，操作方便，易于控制，溶液分散力接近100％，無明顯邊緣效應，使其有效組分得以在粗糙結構上均勻修飾；靠羥基化過程快速活化表面氧化層，獲得致密的膜層；結合其中有機物的低表面張力，最終實現超雙疏表面的制備。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種鐵族金屬超雙疏表面的制備方法，包括以下步驟：

A、將鐵族金屬或其合金基材表面進行預處理；

B、將經步驟A處理的基材表面進行羥基化處理；

C、將經步驟B處理后的基材浸泡在含氟硅烷的溶液中進行有機薄膜的表面化學修飾，在鐵族金屬或其合金基材表面形成超雙疏薄膜，即可。

優選地，所述鐵族金屬選自鐵、鈷、鎳中的至少一種。

優選地，步驟A中，所述預處理的方法包括化學沉積、物理刻蝕、濺射、電鍍中的至少一種。

優選地，步驟A中，所述預處理后，在貴金屬表面形成了具有特殊粗糙度的結構；步驟A中，所述特殊粗糙度的結構包括微納米針錐結構、微納米球結構、微納米線結構中的至少一種。

優選地，步驟B中，所述羥基化處理為等離子體處理或酸堿處理。羥基化處理可以迅速在基材表面形成可供后續反應進行的羥基基團，避免高溫、長時間反應等苛刻條件。