[发明专利]一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，属于电化学领域。

背景技术

黄铜因其优异的传热和耐蚀性能，广泛应用于火力发电机组和海上军事工程中的热交换系统。但是，循环冷却水浓缩倍率的增大或者冷却介质中存在侵蚀性离子就会造成黄铜管道发生严重的腐蚀问题，给生产和生活带来巨大的经济损失。常用的防腐蚀方法（如添加水处理缓蚀剂）由于存在环境污染，投加量大等等弊端，面临着很多亟待解决的问题。因此，有必要研究和发展新型的防腐蚀方法，超疏水表面处理技术就是近年来涌现出的一种新型防腐蚀技术。超疏水表面对于金属材料可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化以及降低摩擦系数的效果，通过一定的制备方法使金属表面由亲水转变为超疏水态，在金属防腐蚀领域以及现实生产生活中具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

目前，关于超疏水还存在以下问题，如：制备过程复杂、设备特殊、耗时长，超疏水表面成本高、易老化、稳定性差等等不足。化学刻蚀法和自组装技术联合制备超疏水表面是目前研究较多的一种制备工艺。但是，大部分的研究都针对于制备工艺进行了报道，对于将其引入到防腐蚀领域中，具体到黄铜在海水中的防腐蚀领域中还没有研究过。

发明内容

本发明的目的为了解决黄铜在海水环境中发生腐蚀的问题，而提供一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法。

本发明的技术方案

一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：

（1）、刻蚀液的配制

在浓度为4.8～20%(w)的FeCl₃水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；

（2）、黄铜的预处理

将黄铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；

（3）、黄铜表面的刻蚀

将步骤（2）预处理后的黄铜放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下反应15～90min后，用去离子水冲洗后，吹干；

（4）、黄铜表面自组装

将步骤（3）表面刻蚀后的黄铜放入预先配置好的0.02-0.2 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡6-72 h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即得一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜。

本发明所用的硬脂酸为分析纯，分子式为C₁₈H₃₆O₂，结构式为CH₃-(CH₂)₁₆-COOH。

本发明的有益效果

本发明的一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，采用构建具有表面粗糙度的超疏水膜结构，使黄铜表面形成一层“气垫”，达到使腐蚀介质与基体隔离的效果，从而达到了防腐蚀的效果，其缓蚀效率可达到97.3%。最终所得的具有超疏水表面的黄铜，其超疏水表面的接触角可达158°。

附图说明

图1a、实施例1所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%(w)NaCl水溶液中的Nyquist图；

图1b、实施例1所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%(w)NaCl水溶液中的极化曲线；

图2a、实施例2所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；

图2b、实施例2所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线；

图3a、实施例3所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；

图3b、实施例3所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中的极化曲线；

图4a、实施例4所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；

图4b、实施例4所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线；

图5a、实施例5所得的空白表面(bare) 的黄铜片表面的扫面电镜照片；

图5b、实施例5所得的不经刻蚀而直接自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；

图5c、实施例5所得的只化学刻蚀而不经自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；

图5d、实施例5所得的化学刻蚀后经自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；

图6a、实施例5所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl水溶液中的Nyquist图；