[發明專利]一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法、產品及應用

在審

• 申請號: 202310458234.X
• 申請日: 2023-04-26
• 公開（公告）號: CN116623247A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 項騰飛;陳徐鑫;張世宏;周軍;邢磊;張賀新
• 申請（專利權）人: 中鋼天源股份有限公司;安徽工業大學
• 主分類號: C25D5/26
• 分類號: C25D5/26;C25D5/24;B05D5/00;B05D5/08;B05D7/14
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 吳方舟

本發明公開了一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法、產品及應用，涉及超疏水材料技術領域，以提高超疏水材料的抗腐蝕和耐磨性能；本發明的制備方法包括先在基材表面電沉積制備Ni鍍層，再通過水熱法在Ni鍍層上制備ZnO種子層，高溫退火生長ZnO納米棒后，用修飾劑修飾制備Ni/ZnO超疏水涂層，制得的產品表面SEM圖顯示的形狀為高致密的水杉狀，納米棒之間相互交錯；本發明制備方法簡單，制得的表面超疏水性好，抗腐蝕性優秀，耐磨性能優良。

技術領域

本發明涉及超疏水材料技術領域，具體為一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法、產品及應用。

背景技術

隨著接觸角(CA)大于150°、滾動角(SA)小于10°的超疏水表面在海洋工程、建筑業以及其他行業中的應用越來越多，與之相關的研究也受到了廣泛的關注，因為超疏水材料具有獨特的拒水性，并且在自清潔、防凍、抗腐蝕、防霧等領域應用前景廣闊。但是，由于其較差的耐磨性仍然會在實際應用中受到限制，此外，鑒于超疏水材料的廣泛應用，現有對其耐腐蝕性的研究還是遠遠不夠的。

近年來，隨著科研人員的研究，構造出粗糙的微/納米復合結構，并對其進行化學改性，超疏水材料在耐磨性方面的不足得到了改善，現有的用于提高材料的表面粗糙度的方法有化學轉換膜法、刻蝕法、水熱法、陽極氧化法、電沉積法、溶膠凝膠法等等。同時，由于腐蝕問題一直制約著金屬材料的應用，而超疏水材料能夠有效地隔絕外部腐蝕介質的滲入，阻礙腐蝕的發生，雖然已經有許多方法制備出了高耐腐蝕性的超疏水材料，但是這些方法成本高，并且工藝流程復雜，耐腐蝕性能相對較低。目前已經開發出了很多超疏水涂層具有優異的耐磨性能或耐腐蝕性能，一定程度上推動了超疏水材料的實際應用，但是仍然鮮有兼備兩種性能涂層的報道和研究。因此，亟需一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法、產品及應用來解決這個問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法、產品及應用，以提高超疏水材料的抗腐蝕和耐磨性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種具有超疏水性和抗腐蝕性Ni/ZnO表面的制備方法，包括以下具體步驟：

S1：在基材表面電沉積制備Ni鍍層；

S2：水熱法制備ZnO種子層：將步驟S1得到的樣品浸泡在六亞甲基四胺與硝酸鋅的混合溶液中后轉移到厚鐵片上并放入250～280℃烘箱中退火100～120min以生長ZnO種子層，得到的樣品超聲波清潔并烘干；

S3：制備ZnO納米棒結構：將S2所得樣品放入六亞甲基四胺與硝酸鋅的混合溶液中并放入高溫反應釜中，隨后放入烘箱，在90～100℃下退火220～240min以生長ZnO納米棒，取出后超聲波清潔并烘干；

S4:制備Ni/ZnO超疏水涂層：將步驟S3得到的樣品用低表面能物質修飾劑浸泡修飾2h，然后烘干得到Ni/ZnO超疏水涂層。

優選的，Ni鍍層的制備過程包括：陽極采用純鎳板，陰極采用基材樣品，對陰極的基材樣品依次進行除油、酸洗、超聲波去離子水清洗、活化，純鎳板和基材樣品分別通過導線與直流電源的正負極連接，在電鍍溶液中進行電沉積，得到的Ni鍍層樣品用去離子水沖洗后烘干。

優選的，采用的除油液為氫氧化鈉、磷酸鈉和碳酸鈉依次溶解離子水中得到的溶液；采用的酸洗液和活化液均通過稀釋鹽酸配置，濃度分別為125g/L和30g/L。

優選的，電沉積在硼酸、氯化鎳、乙二胺鹽酸鹽混合溶液中進行，硼酸溶液濃度0.5moL/L，氯化鎳溶液濃度1moL/L，乙二胺鹽酸鹽溶液濃度2moL/L；電沉積溫度為60℃，電沉積時間為電流密度2A/dm²下電沉積10min，pH＝4.0。

優選的，步驟S2的混合溶液中六亞甲基四胺與硝酸鋅的濃度均為0.5moL/L，步驟S3的混合溶液中六亞甲基四胺與硝酸鋅的濃度均為0.05moL/L。