[发明专利]一种制备铜表面超疏水结构的方法及装置

说明书

本发明涉及纳米制造技术领域，公开了一种制备铜表面超疏水结构的方法，主要包括以下步骤：1）将切好的Cu片进行超声清洗，清洗后的Cu片作为阳极基底；2）将浸泡在饱和KCl溶液中的甘汞电极取出，冲洗后的甘汞电极作为参比电极；3）对Pt电极片进行超声清洗，干燥后的Pt电极片作为阴极；4）通过去离子水对电解池进行冲洗，干燥后的电解池待用；5）配制1MNaCl溶液作为电解液；6）将阳极基底、参比电极、阴极、电解液分别放置于电解池中；7）通过控制系统控制电化学工作站进行刻蚀。本发明为铜超疏水表面的制备提供了一种环保、高效、造价低廉的制备方法。

技术领域

本发明涉及纳米制造技术领域，具体是一种制备铜表面超疏水结构的方法及装置。

背景技术

铜是仅次于钢和铝产量位于第三位的金属材料，由于其具有导热、导电、耐蚀和加工性能在电力海洋军工等各大行业都有重要应用。比如大部分电力行业的凝汽器、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；民用方面医疗器械、工业器皿、电讯工业零件等都有铜的应用。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的应用带来了限制。

超疏水结构的发现和应用为防腐提供了一种新思路，超疏水结构可使表面自清洁、耐腐蚀、摩擦系数等特性有显著的改善。通过工艺处理在铜表面产生超疏水结构具有极大的生产实践价值。

目前在铜表面制备超疏水结构的方法主要有化学腐蚀、电沉积以及热氧化等方法。这些方法存在着造价高、工艺繁琐、结构不稳定的缺点。

本发明将电化学刻蚀技术应用于铜超疏水表面的制备方面，针对现有技术的不足，提供了一种环保、高效、造价低廉的制备技术，以促进相关超疏水结构表面制备技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备铜表面超疏水结构的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备铜表面超疏水结构的方法，采用计时电位法，在Cu基底上刻蚀制备超疏水微纳结构，包括以下步骤：

1）将切好的Cu片依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中进行超声清洗，超声频率70KHz，每种溶液中清洗三遍，每遍5min，清洗后的Cu片作为阳极基底；

2）将浸泡在饱和KCl溶液中的甘汞电极取出，用去离子水冲洗三次，冲洗后的甘汞电极作为参比电极；

3）对Pt电极片进行超声清洗，清洗后在恒温鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度为60℃，干燥后的Pt电极片作为阴极；

4）通过去离子水对电解池进行冲洗，冲洗后在恒温鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度为60℃，干燥后的电解池待用；

5）配制1MNaCl溶液作为电解液，配置过程中通过70KHz超声溶解5min，待用；

6）将阳极基底、参比电极、阴极、电解液分别放置于电解池中，电化学工作站预热20min；

7）通过控制系统控制电化学工作站进行刻蚀，控制电流密度从320减至260mA·cm^-2，控制扫描速率为0.085-0.06mA·cm^-2·s^-1，刻蚀温度为室温、刻蚀时间为40min，即可。

作为本发明进一步的方案：步骤1）中所述的Cu采用参考标准为GB/5231-2001的T2紫铜。

作为本发明再进一步的方案：步骤1）中所述的Cu片为采用电火花加工切割的1cm×10cm长方片。

作为本发明再进一步的方案：步骤3）中所述的Pt电极片面积为1mm×1mm。