[发明专利]铁族金属超双疏表面的制备方法

说明书

本发明提供了一种铁族金属超双疏表面的制备方法，包括以下步骤：A、将铁族金属或其合金基材表面进行预处理；B、将经步骤A处理的基材表面进行羟基化处理；C、将经步骤B处理后的基材浸泡在含氟硅烷的溶液中进行有机薄膜的表面化学修饰，在铁族金属或其合金基材表面形成超双疏薄膜，即可。本发明以铁族金属或其合金作为基体，在铁族金属或其合金上形成特殊粗糙度的结构，即提供一级粗糙度，然后通过表面羟基化后可在表面迅速修饰氟硅烷以降低表面能并可能进一步提高粗糙度，形成超双疏表面。本发明制备工艺简便、基材与有机膜的结合力好、可广泛用于各种金属的防腐、防污、防粘附、自清洁等。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术以及金属表面处理技术领域，具体涉及一种超双疏表面的制备方法，更具体地，涉及一种铁族金属或其合金超双疏表面的制备方法。

背景技术

基于其良好的热、电导性和力学可靠性，铁族金属及其合金被广泛地应用于建筑、设备、机械等等领域。然而在工艺流程中，铁族金属及其合金作为亲水材料，其表面极易被污染腐蚀，从而影响器件、设备的使用性能。而超疏性能可以使表面具备抗腐蚀、自清洁、防黏附等优秀性能，解决金属的污染和腐蚀问题。因此，如何在铁族金属及其合金上制备超疏表面一直是研究者关注的热点。

尽管目前的方法已经在优化铁族金属表面润湿性、制备超疏水表面取得了很大的进展，但是对于在这些基材上制备超双疏表面仍然存在很多困难和问题。专利文献CN103709882 A公开了一种在基材上通过引入基底微球并接枝含氟聚合物反应得到超双疏表面。然而这种方法所必需的微球制备步骤复杂，需经历超声、旋蒸、热处理、冷却、重分散、离心、干燥这些冗长的步骤，且氟化处理的反应耗时也需要2～24h。专利文献201110131477.X提出一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超双疏表面，该微球与基材反应可形成共价键，结合力好。但是，用这种方法处理的基材必须含有活性基团(如羟基、羧基、氨基等)。同时，由于铁族金属及其合金在空气等环境下容易被氧化，在基材表面形成的氧化层往往也会影响后续的化学修饰反应。

因此，需要一种设备简便、快速、基体与有机膜结合力好、可用于大规模制备的方法改善铁族金属及其合金的表面润湿性，形成超双疏表面的方法使得基材获得良好的抗腐蚀、防粘附、自清洁性能，使铁族金属及其合金可以更好地运用于制造业。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点，本发明提供了一种铁族金属超双疏表面的制备方法，为在铁族金属或其合金表面化学修饰有机薄膜的方法，本发明工艺设备简单，操作方便，易于控制，溶液分散力接近100％，无明显边缘效应，使其有效组分得以在粗糙结构上均匀修饰；靠羟基化过程快速活化表面氧化层，获得致密的膜层；结合其中有机物的低表面张力，最终实现超双疏表面的制备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种铁族金属超双疏表面的制备方法，包括以下步骤：

A、将铁族金属或其合金基材表面进行预处理；

B、将经步骤A处理的基材表面进行羟基化处理；

C、将经步骤B处理后的基材浸泡在含氟硅烷的溶液中进行有机薄膜的表面化学修饰，在铁族金属或其合金基材表面形成超双疏薄膜，即可。

优选地，所述铁族金属选自铁、钴、镍中的至少一种。

优选地，步骤A中，所述预处理的方法包括化学沉积、物理刻蚀、溅射、电镀中的至少一种。

优选地，步骤A中，所述预处理后，在贵金属表面形成了具有特殊粗糙度的结构；步骤A中，所述特殊粗糙度的结构包括微纳米针锥结构、微纳米球结构、微纳米线结构中的至少一种。

优选地，步骤B中，所述羟基化处理为等离子体处理或酸碱处理。羟基化处理可以迅速在基材表面形成可供后续反应进行的羟基基团，避免高温、长时间反应等苛刻条件。