[发明专利]一种金属铜超疏水表面的构筑方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种金属铜超疏水表面的构筑方法。

 

背景技术

超疏水表面通常是指与水滴的接触角大于150℃的表面。金属超疏水表面由于具有自清洁、减摩、抑制表面腐蚀和表面氧化等作用而在生产生活以及基础研究领域具有广泛而重要的用途，如输电及有线通讯线路所用金属表面具备超疏水能力则可减轻雨雪霜冻的聚集，提高线路安全性；船舶舰艇的金属外壳或金属管道的内壁具备超疏水能力，则可减少摩擦阻力、提高行驶或输运速度，降低噪音和能耗；等等。因此，近年来有关金属超疏水表面的构筑方法得到较多关注。

金属铜作为一种应用广泛的金属材料，在很多应用中要求其表面具有超疏水功能。目前已经有一些金属铜超疏水表面的构筑方法，但这些方法通常都涉及较多化学试剂的使用，且存在处理工序复杂、成本高、对环境有污染等缺点，因此研发不使用化学试剂、工序简单、成本低、绿色环保的金属铜超疏水表面的构筑方法意义重大。

 

发明内容

针对目前金属铜超疏水表面构筑方法存在的使用化学试剂较多、处理工序复杂、成本高、对环境有污染等问题，本发明的目的是提供一种不使用化学试剂、工序简单、成本低、绿色环保的金属铜超疏水表面构筑方法。

本发明的目的是这样实现的：一种金属铜超疏水表面的构筑方法，其特征在于，包括如下步骤：将清洁的金属铜工件浸没于装有纯水的反应釜中，再将反应釜密封后于110～130℃的烘箱中保温0.5～2小时，然后冷却到室温，取出铜工件、吹干、室温放置48小时以上，即得超疏水的金属铜表面。

进一步，所述反应釜内衬由聚四氟乙烯材料制成。

相比现有技术，本发明具有下述优点：

1、本发明巧妙地利用金属铜与水在高温高压环境中（即在密封的反应釜中于110～130℃保温的过程）形成的表面膜层经放置后具有仿生纳/微双重粗糙结构（如图1所示），无需进行低表面能物质修饰的疏水化处理就可实现金属铜表面的超疏水功能。该金属铜超疏水表面具备优良的超疏水性质，与水滴的接触角可达到152~161°，滚动角小于5°，可满足工业领域对金属铜超疏水表面的需要。

2、本发明方法使用的反应釜内衬为化学性质稳定、耐高温高压的聚四氟乙烯材料，保证了釜内反应环境的单纯、稳定，避免了副反应的发生。

3、本发明方法不含任何化学试剂，具有生产成本低、绿色环保、工艺简单、操作方便、易于大规模工业化生产等特点。

采用本发明方法构筑的金属铜超疏水表面，具有非常广泛的应用：

（1）可用于金属铜及其制品表面的自清洁和防腐蚀，降低维护成本。

（2）可用于金属铜制成的管道内表面，能减小阻力，提高输运速度、降低输运成本。

（3）可用于一些长期放置在户外需要防雨雪、霜冻的重要金属铜设备装置外表面，能减少雨雪、霜冻带来的灾害，延长其使用寿命。

 

附图说明

图1是金属铜超疏水表面的场发射扫描电子显微镜照片。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种金属铜超疏水表面的构筑方法，包括如下步骤：首先，将金属铜工件依次经200#、400#、800#、1200#砂纸打磨至平整，然后用水冲洗、无水乙醇超声清洗5分钟，即得清洁的金属铜工件；其次，将清洁的金属铜工件浸没于装有纯水的反应釜中，将反应釜密封后于120℃的烘箱中保温1小时；然后，待反应釜冷却到室温，取出铜工件、吹干、室温放置48小时以上，即得超疏水的金属铜表面。

实施例2、3中，金属铜工件的前处理过程也为：工件依次经200#、400#、800#、1200#砂纸打磨至平整，然后用水冲洗、无水乙醇超声清洗5分钟，即得清洁的金属铜工件。其后期处理方法相同，仅处理温度和时间不相同，各实施例及对应处理条件和接触角、滚动角测定结果见下表。