[发明专利]一种在X90管线钢表面制备CuO超疏水涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在X90管线钢表面制备CuO超疏水涂层的方法，步骤如下：用砂纸将X90管线钢和纯铜片打磨至2000#，用丙酮、无水乙醇和离子水超声清洗；将X90管线钢浸入碱洗液中保温20‑30min，再用H₂SO₄溶液酸洗，然后将X90管线钢和纯铜片在电沉积溶液中电沉积35‑45min；配制由KOH和(NH₄)₂S₂O₈组成的混合溶液，电沉积后用无水乙醇和离子水超声清洗，放入上述混合溶液中，54‑58℃保温60‑80min，将产物用离子水清洗晾干后，浸泡在全氟辛酸无水乙醇溶液中，取出后在室温静置47‑49h，即得。该方法制备的CuO超疏水涂层具有超疏水性，优异的自清洁性及良好的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及一种在X90管线钢表面制备CuO超疏水涂层的方法。

背景技术

近年来，具有特殊表面润湿性的材料越来越受到人们关注和重视。接触角大于150°而滚动角小于10°的表面，称为超疏水表面。固体表面能否实现超疏水特性由其表面形貌和化学组成共同决定，因此制备超疏水表面的方法可分为两类：低表面能化处理粗糙结构材料；粗糙化处理低表面能材料。目前，人工构建超疏水表面的方法主要有喷涂法、模板法、沉积法、溶胶-凝胶法和刻蚀法等。而超疏水表面所表现出的独特的自清洁、防腐蚀、流体减阻及抗结冰等特性，在工农业生产中有广阔的潜在应用价值。

随着社会的发展对能源等管线运输的要求日益严苛，使具有较高抗变形能力和低屈强比的X90管线钢有望成为下一代产业应用的高强度大口径管线用钢。但是，管线用钢大都易腐蚀且液体输送管线还有粘附阻力问题，严重影响应用效果。金属铜具有较好的耐腐蚀性，可作为管线钢理想的防腐保护层。超疏水表面的防粘附性，可大大降低液体的输送阻力。目前有关铜基金属超疏水表面的制备方法较多，但是这些方法大都有制备条件苛刻、成本较高和机械稳定性较差等问题，严重制约其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在X90管线钢表面制备CuO超疏水涂层的方法。

本发明通过下面技术方案实现：

一种在X90管线钢表面制备CuO超疏水涂层的方法，其特征在于包括如下步骤：用砂纸将X90管线钢和纯铜片打磨至2000#，依次用丙酮、无水乙醇和离子水超声清洗30-40min；将X90管线钢浸入52-58℃的碱洗液中保温20-30min，其中碱液由浓度为28g/L的NaOH、17g/L的Na₂CO₃、19g/L的Na₃PO₄和8.5g/L的Na₂SiO₃组成，再用浓度为10%的H₂SO₄溶液酸洗15-20s，然后将X90管线钢和纯铜片在18-22℃的电沉积溶液中保温电沉积35-45min，沉积液由浓度为196g/L的CuSO₄·5H₂O和11g/L的H₂SO₄组成，电流为3-4A/dm²；配制由浓度为2.5mol/L的KOH和0.1mol/L的(NH₄)₂S₂O₈组成的混合溶液，电沉积后用无水乙醇和离子水超声清洗，放入上述混合溶液中，54-58℃保温60-80min，将产物用离子水清洗晾干后，浸泡在浓度为0.01mol/L的全氟辛酸无水乙醇溶液中8-9d，取出后在室温静置47-49h，即得；各原料均为重量份。

优选地，所述的制备方法中，依次用丙酮、无水乙醇和离子水超声清洗35min。

优选地，所述的制备方法中，将X90管线钢浸入55℃的碱洗液中保温25min。

优选地，所述的制备方法中，用浓度为10%的H₂SO₄溶液酸洗18s。