[发明专利]含铜离子和氯离子的盐溶液刻蚀制备超疏水铝表面的方法无效

专利信息
申请号: 201210168654.6 申请日: 2012-05-28
公开(公告)号: CN102677058A 公开(公告)日: 2012-09-19
发明(设计)人: 徐文骥;宋金龙;刘新;陆遥;王续跃 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: C23F1/14 分类号: C23F1/14;B05D5/08
代理公司: 大连理工大学专利中心 21200 代理人: 关慧贞
地址: 116024*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 离子 氯离子 盐溶 刻蚀 制备 疏水 表面 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于金属表面改性技术领域,涉及一种在铝及其合金表面快速构建超疏水性的制备方法。

背景技术

润湿性是固体表面的重要性质之一,常用接触角衡量,当接触角小于90°时为亲水表面,小于5°时为超亲水表面,大于90°时为疏水表面,大于150°时为超疏水表面。在自然界中,超疏水现象随处可见:荷叶、水稻叶子等植物叶片具有自清洁效应,水黾能够毫不费力地站在水面上,蝴蝶翅膀能在雨中不被淋湿。超疏水表面具有自清洁、减阻、耐腐蚀和抗结冰结霜等特性,而金属材料在工农业生产中又被广泛地应用,因此研究金属基体超疏水表面的制备方法及应用极为重要。铝及其合金是工业中应用最广泛的有色金属,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶等领域广泛应用,因而在铝及其合金上制备出超疏水表面具有重要意义。目前,已有多种方法可用于制备超疏水铝表面。申请号为200510125518.9的专利申请公开了一种仿生超疏水表面的制备方法,通过氢氧化钠氧化和旋涂全氟壬烷在铝及其合金基体上制备出仿生超疏水表面。申请号为200610038572.4的专利申请公开了一种改进金属材料表面疏水性的方法,利用高压空气流将不同目数的砂丸通过喷枪对铝表面进行喷砂处理来改变其表面形貌,然后在其表面涂覆低表面能物质,从而改变铝表面的润湿性。申请号为200710156490.4的专利申请公开了一种轻质金属超疏水表面的制备方法,该制备方法首先对铝表面进行阳极氧化,使之生成一层多孔氧化膜,然后采用低温等离子体处理技术对其表面改性,最后在氧化膜表面进行化学修饰来形成超疏水表面。申请号为200910111202.2的专利公开了一种金属铝超疏水表面的制备方法,通过化学腐蚀和阳极氧化两步法获得粗糙结构,最后经氟硅烷修饰后获得超疏水性。申请号为201010521109.1的专利申请公开了一种低成本的铝合金超疏水表面处理方法,采用盐酸水溶液对铝合金表面进行化学刻蚀处理,采用长链脂肪酸修饰来降低表面能,最后获得水滴不易粘附,具有良好超疏水特性的铝合金表面。申请号为201110273604.X的专利申请公开了一种工业铝箔超疏水表面的低损伤制备方法,先将工业铝箔浸泡在磷酸和氟化钠混合水溶液中,在70 ℃恒温水浴条件下刻蚀5 min,然后在70 ℃的液态硬脂酸中浸泡1h,即可制备出具有超疏水特性的工业铝箔表面。除此以外,申请号为200710028672.3、200810183392.4、200910212774.X、201010577615.2、201010210781.9、201010268192.6、201110298431.7、201110007252.3、201110298848.3、201110273601.6、201110282445.X、201110273605.4的专利申请也公开了一些超疏水铝表面的制备方法。综合上述各方法可知,超疏水铝表面的主要制备过程可分为两步,一是制备出合适的粗糙结构,二是采用低表面能材料修饰来降低表面能。然而,上述方法虽能实现铝及其合金表面的超疏水性,但这些方法要么需要复杂的设备与工艺,要么需要危险的化学试剂,且加工效率普遍较低、污染较高。因此发明一种简单、易操作、低污染、高效率的制备超疏水铝表面的方法是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、易操作、低污染、高效率的制备超疏水铝表面的方法。

本发明采用的技术方案包括如下步骤:

(1)前处理:将铝板进行抛磨,再清洗除油。

(2)粗糙结构构建:将除油后的铝板浸泡在含铜离子和氯离子的盐溶液中一段时间,取出后用超声波清洗机清洗掉沉积的铜,并烘干;盐溶液中铜离子的含量不少于0.1 mol/L,氯离子的含量不少于0.2 mol/L;浸泡时间不少于10 s。

(3)将含铜离子和氯离子的盐溶液刻蚀后的铝板浸泡在含低表面能材料的乙醇溶液中1h,取出后烘干;所述的含低表面能材料的乙醇溶液为质量百分数不小于0.5%的氟硅烷乙醇溶液、硬脂酸乙醇溶液、月桂酸乙醇溶液或棕榈酸乙醇溶液。

所述含铜离子和氯离子的盐溶液可为氯化铜溶液、硫酸铜和氯化钠的混合液、硝酸铜和氯化钠的混合液。

本发明与现有的超疏水铝表面的制备技术相比具有以下优点:

(1)本发明无需精密的装置、复杂的操作步骤或强酸、强碱等危险的化学试剂,具有简单、易操作、低污染、高效率等优点。

(2)本发明的加工效率高,只需几十秒的刻蚀时间就可获得超疏水表面所需的粗糙结构。

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