[發明專利]一種超疏水金屬表面涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811441638.3
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109518175B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 徐文龍;張宗正;李正浩;張少華;薛眾鑫
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: C23C22/48
• 分類號: C23C22/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于功能材料技術領域，尤其涉及一種超疏水金屬表面涂層及其制備方法。一種超疏水金屬表面涂層的制備方法，包括以下步驟：將金屬依次進行蝕刻、清洗、干燥；干燥后的金屬浸泡于脂肪酸鹽水溶液中，在金屬的表面覆蓋脂肪酸鹽涂層；將覆蓋有脂肪酸鹽涂層的金屬依次進行清洗、干燥，得到一種超疏水金屬表面涂層。制備方法安全、反應迅速，制備得到的超疏水金屬表面涂層厚度均勻，防腐性能好。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，尤其涉及一種超疏水金屬表面涂層及其制備方法。

背景技術

金屬在日常生活中扮演不可缺少的角色，然而金屬的腐蝕卻帶來了巨大的經濟損失。在金屬表面覆蓋疏水涂層，可以達到對金屬表面進行改性防護的目的。脂肪酸是一種物美價廉的表面活性劑，具有很高的表面活性。脂肪酸分子中的-COOH基團可以與金屬表面的離子發生相互作用，其疏水鏈則可以排斥水。因此，具有脂肪酸涂層的金屬是超疏水的，可以很好地起到抗腐蝕的作用。

目前，一般采用含氟脂肪酸或含氟脂肪酸鹽，在金屬表面編織超疏水涂層，但是由于含氟脂肪酸或含氟脂肪酸鹽的毒性較大，且價格昂貴，不適合推廣應用。而脂肪酸在乙醇溶液中浸泡或脂肪酸加堿溶解，在金屬表面編織超疏水涂層，在工業生產中，上述工藝編織時間較長，通常為數天，且乙醇存在極大地安全隱患；而加堿溶解的過程中會產生大量的熱量，不利于大規模生產。

因此，發展工藝簡單安全的超疏水金屬表面防腐涂層迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種超疏水金屬表面涂層及其制備方法，制備方法安全、反應迅速，制備得到的超疏水金屬表面涂層厚度均勻，防腐性能好。

為實現上述目的，本發明一方面提供了一種超疏水金屬表面涂層的制備方法，包括以下步驟：

將金屬依次進行蝕刻、清洗、干燥；

干燥后的金屬浸泡于脂肪酸鹽水溶液中，在金屬的表面覆蓋脂肪酸鹽涂層；

將覆蓋有脂肪酸鹽涂層的金屬依次進行清洗、干燥，得到一種超疏水金屬表面涂層。

優選的，所述蝕刻包括：金屬置于有機溶劑中，超聲清洗去除金屬表面的油漬，去除油漬后將金屬置于酸溶液中，超聲浸泡去除金屬表面的銹漬。

優選的，所述酸溶液為鹽酸、硝酸、稀硫酸或醋酸。

優選的，所述酸溶液為鹽酸；所述鹽酸的質量分數為10％-20％，金屬在鹽酸中超聲浸泡的時間為10min-30min。

優選的，所述干燥后的金屬浸泡于脂肪酸鹽水溶液中包括，金屬在脂肪酸鹽水溶液的浸泡時間為3h以上，浸泡溫度為15℃以上。

優選的，所述脂肪酸鹽水溶液，由以下制備方法獲得：將脂肪酸鹽加入到水中，加熱溶解，得到脂肪酸鹽水溶液；所述脂肪酸鹽為癸酸鈉、月桂酸鈉、肉豆蔻酸鈉、棕櫚酸鈉、硬脂酸鈉、癸酸鉀、月桂酸鉀、肉豆蔻酸鉀、棕櫚酸鉀和硬脂酸鉀中的一種。

優選的，所述脂肪酸鹽水溶液的濃度為6mmol/L-200mmol/L。

優選的，所述將覆蓋有脂肪酸鹽涂層的金屬進行清洗的步驟中，依次用水、無水乙醇進行清洗。

優選的，所述金屬為銅、鐵、鋁、鋅或鉛。

另一方面，本發明提供了一種超疏水金屬表面涂層，所述超疏水金屬表面涂層由上述任一制備方法制備獲得。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明實施例通過將蝕刻、清洗、干燥后的金屬浸泡在脂肪酸鹽水溶液中，在脂肪酸鹽水溶液中金屬與氧氣反應生成金屬氧化物，脂肪酸鹽水溶液中的水電離出的氫離子，與金屬氧化物反應生成金屬陽離子，金屬陽離子與脂肪酸陰離子可以通過配位形成新的脂肪酸鹽，新的脂肪酸鹽生長于金屬表面，在金屬表面形成所述超疏水金屬表面涂層。