[发明专利]一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种纯铜超疏水表面技术，具体来说是一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法。

背景技术

铜是人类应用最早和最广的一种有色金属，由于其优良的导热性能、机械性能和抗污性能，产量仅次于钢和铝而位居第三，同时具有足够的强度、弹性和耐磨性，在国民经济中的应用非常广泛。如国内外的发电机组中，大部分的凝汽器、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材料；海上军事工程中舰船水管路系统中使用较多的也是金属铜。但是铜材料在使用过程中也暴露出来了严重的腐蚀问题，金属铜的应用越来越受到限制。

超疏水膜表面处理技术是近年来涌现出的一种新型防腐蚀技术，超疏水表面对于金属材料可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化以及降低摩擦系数的效果。通过一定的制备方法使金属表面由亲水转变为超疏水态，在金属防腐蚀领域以及现实生产生活中具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

目前已经有一些关于纯铜超疏水表面的构筑方法，但是这些方法通常都存在处理工序复杂，成本较高，稳定性较差等缺点，因此研发工序简单、成本低、稳定性高的纯铜超疏水表面的构筑方法意义重大。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法，所述的这种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法要解决现有技术中的纯铜超疏水表面技术存在的处理工序复杂、成本较高、稳定性较差的技术问题。

本发明一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法，包括一个制备刻蚀液的步骤，一个纯铜的预处理步骤，一个化学刻蚀的步骤，一个高温煅烧的步骤，一个在纯铜粗糙表面自组装超疏水膜的步骤，在一个制备刻蚀液的步骤中，量取H₂O₂，将H₂O₂稀释成质量百分比浓度为5%—10%，再加入质量百分比浓度为35-37%的盐酸形成刻蚀液，使刻蚀液中HCl浓度为4Mmol/L—20Mmol/L;在一个纯铜的预处理步骤中，将纯铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮液中用超声波清洗机清洗3-10min，清洗后再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；在一个化学刻蚀的步骤中，将预处理后的纯铜浸入到所述的刻蚀液中，在50-60℃恒温水浴条件下刻蚀15-60min，刻蚀后经超声波清洗3-10min，干燥；在一个高温煅烧的步骤中，将刻蚀之后得到的纯铜，放入到马弗炉中，在300~400℃的条件下高温煅烧5-15min，即得到具有双重表面粗糙的纯铜；在一个在纯铜粗糙表面自组装超疏水膜的步骤中，将上述的具有双重表面粗糙度的纯铜放入预先配置好的浓度为0.02-0.1mol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在室温下浸泡2-12h，然后取出先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入35~42℃的烘箱中，干燥3~8min后取出，即得一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面。进一步的，在50-63℃恒温水浴条件下刻蚀45min。

进一步的，在300~400℃的条件下高温煅烧10min。

进一步的，所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度为0.1mol/L。

进一步的，将具有双重表面粗糙度的纯铜放入预先配置好的硬脂酸的乙醇溶液中浸泡6h。

上述所得的纯铜超疏水表面，其接触角可达154.6°，在3.5wt.%的NaCl水溶液中浸泡10天后，表现出非常好的耐蚀性能，其缓蚀效率η达到了86.4%。

本发明的一种具有耐蚀性能的纯铜超疏水表面的制备方法由于采用双氧水和盐酸混合液为刻蚀液对纯铜表面刻蚀，再经高温煅烧构建表面粗糙度，能强烈的吸附的硬脂酸分子，从而使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能，是一种比较简单，廉价易控制的方法，通过本发明的制备方法最终所得的纯铜超疏水表面具有较高的防腐性能。

目前来说制备超疏水表面都会采取比较单一的构建表面粗糙度的方法，我们通过的化学刻蚀和高温煅烧相结合的方法，在纯铜表面构建表面粗糙度，具有创造性。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供了一种处理工序简单、成本较低、稳定性较高、具有持久耐蚀性的纯铜超疏水表面的制备方法。

附图说明

 图1显示了纯铜疏水表面在3.5wt.%的NaCl水溶液中浸泡不同时间的Nyquist图。

图2显示了纯铜疏水表面在3.5wt.%的NaCl水溶液中浸泡不同时间的极化曲线。

图3显示了1000倍率下空白纯铜空白表面形貌表征图。