[发明专利]一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法，该方法以氨水作为刻蚀液，将纯铜先进行预处理，以除去表面油污及油脂，随后，用刻蚀液对预处理后的纯铜进行化学刻蚀，再经水热处理，制得具有粗糙结构的纯铜表面，最后再置于硬脂酸的乙醇溶液中，浸泡，在纯铜粗糙表面自组装生成超疏水膜，后经过滤，洗涤，干燥，即制得所述的具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面。与现有技术相比，本发明采用将化学刻蚀和水热处理相结合的方法，在纯铜表面构建表面粗糙度，能强烈吸附硬脂酸分子，使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能，制备工艺简单，条件温和，成本较低，稳定性较高，绿色环保，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种新型纯铜超疏水表面技术，尤其是涉及一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法。

背景技术

铜是人类应用最早和最广的一种有色金属，由于其优良的导热性能、机械性能和抗污性能，产量仅次于钢和铝位居第三，同时因为具有比较好的的强度、弹性和耐磨性，在国民经济中占有重要的位置。在电力行业中，大部分电厂的凝汽器、低压加热和冷油器的换热器件以及水冷发电机的空芯导线都是铜合金材料；在海洋军事工业中，航空母舰等军事战舰中的水管路系统中也大多是一些铜材料。但是，由于铜材料在使用过程中暴露出来了严重的腐蚀问题，给铜产品的应用带来了很多的限制，因此有关于铜及其合金腐蚀方面的研究至关重要。在铜及其合金表面构筑超疏水膜，大大提高了其耐蚀性能，在生产和实践中具有极大的应用价值。

近年来，随着国内外对于超疏水材料研究的兴起，利用超疏水性能来制备耐腐蚀的铜材料也逐渐成为研究的热点之一。超疏水表面处理技术是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。需要说明的是，超疏水表面是自然界常见的自然现象，例如，当水滴落在荷叶上时，水与荷叶形成接近170°的接触角，聚集成珠状而不铺展，极度疏水。水滴在荷叶表面上可以实现自由滚动，当水滴(如雨水、露水等)滚动时，可以将附着在表面上的灰尘等污染物带走，从而使表面保持清洁，这样的表面为荷叶效应表面，又称超疏水表面。

目前，超疏水铜材料主要是通过电沉积、化学刻蚀、化学沉积以及热氧化法等方法，在铜材料表面构筑能够产生超疏水性能的粗糙表面，利用化学修饰后降低表面能从而得到超疏水表面。然而，上述这些方法通常都存在处理工序复杂，成本较高，稳定性较差及环保性差等技术缺点。

针对现有技术的不足，申请号为201410178640.1的中国发明专利公布了一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法，该方法依次包括以下步骤，即制备刻蚀液、纯铜的预处理、化学刻蚀、高温煅烧以及在纯铜粗糙表面自组装超疏水膜，最后得到一种具有较强耐蚀性能的纯铜超疏水表面。上述专利公布的技术方案主要是采用双氧水和盐酸混合液为刻蚀液对纯铜表面刻蚀，再经高温煅烧构建表面粗糙度，用以吸附硬脂酸分子，进而获得超疏水表面。然而，上述专利技术制备的超疏水表面的稳定性能和阻抗值相对不足，本发明相对于该技术在疏水性、稳定性以及超疏水膜的阻抗值等方面具有提升，例如，本发明制备的纯铜超疏水表面，其疏水接触角由154.6°提升至156.5°；在3.5wt％的NaCl水溶液中浸泡12天的腐蚀效率仍有95.4％，高于上述专利技术在3.5wt％的NaCl水溶液中浸泡10天的腐蚀效率86.4％；而在阻抗值方面，上述专利并没有展示其超疏水表面的阻抗值，只展示了浸泡2天后的阻抗值接近1.2×10⁵ohms，而本发明的超疏水膜表面阻抗值接近3×10⁶ohms，浸泡3天后阻抗值高于2.75×10⁶ohms。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种绿色环保，处理工序简单，成本低，稳定性好的具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法，用以解决现有技术中的纯铜超疏水表面技术存在的处理工序复杂、成本较高、稳定性较差和环境污染等技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：