[发明专利]一种表面浸润性可控的超疏水铜及其合金的制备方法

说明书

本发明属于金属材料表面处理技术领域，公开了一种表面浸润性可控的超疏水铜及其合金的制备方法。所述制备方法为：将铜或铜合金片经预处理后置于含硫脲和乙二胺四乙酸二钠的水溶液中进行电沉积反应，得到粗糙结构的超亲水表面，然后置于十四酸的乙醇溶液中浸泡，得到表面自组装生成超疏水膜的超疏水铜或铜合金，于250～400℃下退火5～20min，再浸入十四酸的乙醇溶液中浸泡，得到所述表面浸润性可控的超疏水铜及其合金。本发明制备的铜及其合金表面浸润性可控，可快速完成亲疏转化的过程，为工业化快速、大面积生产超疏水金属表面提供了一种高效环保的方法。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种表面浸润性可控的超疏水铜及其合金的制备方法。

背景技术

超疏水表面是指与水的静态接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。人们对于超疏水表面的研究是受荷叶“出淤泥而不染”的现象启发而来的。其表面由于具有腐蚀防护、抗菌、自清洁、防雾防结霜和油水分离等功能作用，因而在现实生活中有着广泛的应用前景。例如，在户外天线、电线等金属表面上制备超疏水膜层可有效防止雨雪霜冻的覆集，以提高信号的畅通和防止电力瘫痪的发生；军舰船舶的螺旋桨、金属外壳以及零部件具备超疏水特性，则不但可有效减少金属腐蚀的发生，还可以减少阻力提高运行速度；金属网膜具备超疏水能力则可有效解决油水分离的难题。因此，超疏水材料得到更多研究学家的关注。

铜是人类最早发现和利用的金属材料之一，其不但拥有优良的导热、导电、延展和抗污性能，而且显示出良好的合金化能力，满足了现代工程领域对材料强度、韧性、抗软化、切削加工、防腐耐磨等特殊性能的需求，被广泛地应用于国民经济的各个领域。在很多应用领域中也要求其具备超疏水功能。目前超疏水铜材料，主要通过水热法、化学刻蚀、化学沉积以及阳极氧化等方法制造微纳粗糙结构，再用低表面能物质修饰得到超疏水膜层。例如中国发明专利CN104289402B就公布了一种具有耐蚀性能的超疏水表面的制备方法。但是其需要高温煅烧和强酸的参与，存在安全隐患，处理工序复杂，成本较高以及环保性能差，严重限制了这种方法的推广。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种表面浸润性可控的超疏水铜及其合金的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的表面浸润性可控的超疏水铜及其合金。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种表面浸润性可控的超疏水铜及其合金的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将铜或铜合金片清洗、干燥备用；

(2)将硫脲和乙二胺四乙酸二钠溶于去离子水中，得到电镀液；

(3)以步骤(1)的两个铜或铜合金片分别做交流电的两极，在步骤(2)的电镀液中进行电沉积1～20min得到粗糙结构的超亲水表面；

(4)将步骤(3)处理后的铜或铜合金片置于十四酸的乙醇溶液中，浸泡，取出后清洗、干燥，得到表面自组装生成超疏水膜的超疏水铜或铜合金；

(5)步骤(4)所得超疏水铜或铜合金于250～400℃下退火5～20min，再浸入十四酸的乙醇溶液中浸泡，得到所述表面浸润性可控的超疏水铜及其合金。

优选地，步骤(1)中所述的清洗是指依次用丙酮、酒精和去离子水超声清洗。

优选地，步骤(2)中所述电镀液中硫脲的浓度为0.01～0.3mol/L；乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.01～0.5mol/L。

优选地，步骤(3)所述的电沉积的电压为5～40V，电沉积过程在水浴环境中进行，水浴温度为30～60℃。

优选地，步骤(4)所述的清洗、干燥是指依次用无水乙醇、去离子水冲洗，随后置于烘箱中干燥。