[发明专利]一种制备轻金属表面超疏水润滑涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备轻金属表面超疏水润滑涂层的方法，属于功能材料、金属表面改性与防护领域。

背景技术

固体表面都具有一定的表面能，表面能直接影响固体对液体的浸润性这种浸润性是通过通过Young’s方程表征的。在理想的固体表面上(结构、组成均一)接触角具有特定的值，并由表面张力决定，满足Young’s方程：cosθ＝(γ_sg-Y_sl)/γ_lg，其中：γsg、γsl、γlg分别为固气、固液、气液间的界面张力。

实际固体表面在一定程度上都是粗糙不平或者组份不一的。所以测量的接触角与Young’s方程计算结果有较大差异。Wenzel和Cassie等在上个世纪40年代分别揭示了，真实表面的非均一性对表面浸润性的影响，修正了Young’s方程。Wenzel发现，固体表面粗糙结构造成固液实际接触大于表观接触面积，得出方程：

cosθ’＝r(γ_sg-γ_sl)/γ_gl＝rcosθr≥1

r为粗糙度。当若θ＜90°，则θ′＜θ，即表面的亲水性随表面粗糙程度的增加而增强；；若θ＞90°，则θ′＞θ，即表面的疏水性随表面粗糙程度的增加而增强。

Cassie等研究了组成的不均一性对表面浸润性的影响，得到方程

cosθ′＝α₁cosθ₁+α₂cosθ₂

αi是构成表面各组分的重量分数，α1+α2＝1。即，非均一组分表面，浸润性是各组分浸润性的加和。

超疏水表面的地表面能效应，在工业生产和日常生活中有着非常广阔的应用前景。Barrat等发现在微流体管道内壁涂敷粗糙的超疏水表面可以降低微流体通过通道时的阻力；超疏水表面涂层用于卫星接收天线还可避免积雪造成的通讯质量变差或中断。具有重要的军事战略意义；超疏水表面具有自清洁性，应用到高层建筑物的外墙、玻璃幕墙，其上的尘土可以随着雨水自动清洁，节约大量人工，且安全环保；当在金属表面构建超疏水涂层后，可以防止金属与空气中的水分发生反应，即防生锈，这样，每年可以节约大量钢材。对国民生产具有重要意义。

潘钦敏；赵健伟；王洪波发明了《在金属铜表面构筑超疏水表面的技术》。将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分搅拌均匀，将铜片置于溶液中，浸泡2～3天，。将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将上步中所处理的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了疏水性能的疏水结构。这种技术过程复杂，历时4天才制备出疏水涂层，效果亦不佳，疏水角仅为150°至165°，滚动角仅小于5°。

乌学东；王慧；史明辉发明了《一种轻质金属超疏水表面的制备方法》。这种方法需通电阳极氧化和等离子处理，工艺复杂，价格高昂，不适宜工业生产。

乌学东；王慧；史明辉发明了《一种轻质金属超疏水表面的制备方法》，这种工艺需要首先对轻质金属进行阳极氧化，然后再用等离子体进行表面改性，最后还要进行低表面能修饰。疏水角为153°到170°制备过程较为复杂，性能不够优异。

总而言之：现有技术的方法需特殊设备，工艺复杂，高耗能，高污染，耗时长等缺点

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种制备轻金属表面超疏水润滑涂层的方法，是一种成本较低，简捷方便，适合于工业生产的制备金属表面超疏水涂层的方法。

技术方案

一种制备轻金属表面超疏水润滑涂层的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用240目～800目的金相砂纸打磨金属板表面，去除表面氧化层后用蒸馏水清洗并烘干；

步骤2：将经过表面处理的金属板浸于乙酸乙酯溶液中超声清洗10min～30min，之后用蒸馏水清洗并烘干；

步骤3：将处理好的金属板置于铜盐溶液中腐蚀2s～1min，至金属表面生成CuO微纳米结构；所述铜盐溶液为CuCl2和去离子水配制0.2mol/L～10mol/L的溶液；

步骤4：将腐蚀过的金属板表面涂覆一层低表面能物质，干燥后得到CuO超疏水涂层；所述低表面能物质为氟硅烷。

所述低表面能物质为摩尔浓度为1％的氟硅烷乙醇溶液。

有益效果