一種白銅超疏水表面的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，設(shè)及一種白銅超疏水表面的制備方法，尤其設(shè)及一種具有 耐蝕性能的白銅超疏水表面的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 白銅是一種非常重要的工程金屬材料，因其高強(qiáng)度、高硬度及優(yōu)異的傳熱和耐蝕 性能，在海船制造業(yè)中可制作高溫、高壓和高速條件下工作的冷凝器和恒溫器的管材；此 夕F，其也可用作潮濕條件下和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的儀表零件W及醫(yī)療器械、工業(yè)器皿、藝術(shù) 品、電訊工業(yè)零件、蒸汽配件和水管配件、日用品W及彈黃管和黃片等，但是在運(yùn)些惡劣環(huán) 境中的耐蝕性能差影響了設(shè)備的整體性能的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此有關(guān)于銅合金腐蝕方面的研究越來 越至關(guān)重要、而且維護(hù)費(fèi)用昂貴。常用的防護(hù)方法往往對(duì)于介質(zhì)中的強(qiáng)腐蝕性不具有很好 的防腐蝕效果，而且還存在一些環(huán)境污染問題。
[0003] 超疏水表面處理技術(shù)是一種新型防腐蝕技術(shù)，超疏水表面對(duì)于金屬材料可W起到 自清潔、抑制表面腐蝕和表面氧化W及降低摩擦系數(shù)的效果。需要說明的是，超疏水表面是 自然界常見的自然現(xiàn)象，例如，當(dāng)水滴落在荷葉上時(shí)，水與荷葉形成接近170°的接觸角，聚 集成珠狀而不鋪展，極度疏水。水滴在荷葉表面上可W實(shí)現(xiàn)自由滾動(dòng)，當(dāng)水滴（如雨水、露 水等）滾動(dòng)時(shí)，可W將附著在表面上的灰塵等污染物帶走，從而使表面保持清潔，運(yùn)樣的表 面為荷葉效應(yīng)表面，又稱超疏水表面。
[0004] 然而，目前關(guān)于白銅超疏水表面的構(gòu)筑方法少之又少，而且運(yùn)些方法通常都 存在處理工序復(fù)雜，成本較高，穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，申請(qǐng)?zhí)枮?201210554123. 0的中國發(fā)明專利公布了一種具有超疏水表面的白銅B30及其制備方法，所 述的具有超疏水表面的白銅B30,即首先通過濃度為5wt. %的鹽酸&〇2溶液在經(jīng)預(yù)處理的 白銅B30表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)刻蝕法，然后再通過自組裝技術(shù)在經(jīng)化學(xué)刻蝕后的白銅B30 表面組裝成一層硬脂酸膜。上述專利公布的技術(shù)方案在制備白銅超疏水表面的過程中，包 括刻蝕液的制備、白銅B30的預(yù)處理、化學(xué)刻蝕構(gòu)建表面粗糖度及在白銅粗糖表面自組裝 硬脂酸四個(gè)步驟，制備所得的具有超疏水表面的白銅B30具有較高的防腐性能。然而，上述 專利技術(shù)制備所得的超疏水表面的緩蝕效率和阻抗值相對(duì)不足，并且針對(duì)穩(wěn)定性能也沒有 特定描述。相反，本發(fā)明相對(duì)于上述專利在疏水性、緩蝕效率W及超疏水膜的阻抗值等方 面均有提升，例如，本發(fā)明制備的白銅超疏水表面的疏水接觸角由152.8°提升至153° ; 緩蝕效率由96. 7%提升至99. 8% ;在3. 5wt%的化Cl水溶液中浸泡12天的腐蝕效率仍有 98.5%。同時(shí)，在阻抗值方面，上述專利展示其超疏水表面的阻抗值接近2XIO4Ohms,本發(fā) 明的超疏水膜表面阻抗值約為6XIO6Ohms,浸泡12天后阻抗值依然接近2XIO6Ohms,具有 相對(duì)較低的阻抗值。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種綠色環(huán)保，處理 工序簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定性好的白銅超疏水表面的制備方法，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中的白銅超 疏水表面技術(shù)存在的處理工序復(fù)雜、成本較高、穩(wěn)定性較差的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種白銅超疏水表面的制備方法，該方法是W氨水溶液作為刻蝕液，將白銅先進(jìn) 行預(yù)處理，W除去表面油污及油脂，隨后，用刻蝕液對(duì)預(yù)處理后的白銅進(jìn)行化學(xué)刻蝕，再經(jīng) 般燒處理，制得具有粗糖結(jié)構(gòu)的白銅表面，最后再置于硬脂酸的乙醇溶液中，浸泡，在白銅 粗糖表面自組裝生成超疏水膜，后經(jīng)過濾，洗涂，干燥，即制得所述的白銅超疏水表面。
[0008] 一種白銅超疏水表面的制備方法，該方法具體包括W下步驟：
[0009] (1)刻蝕液的制備：配制質(zhì)量濃度為10-20%的氨水溶液，作為刻蝕液；
[0010] 似白銅的預(yù)處理：將白銅經(jīng)打磨處理后，置于丙酬中，超聲清洗，過濾，再依次用 無水乙醇、去離子水沖洗，W除去白銅表面油污和油脂；
[0011] (3)化學(xué)刻蝕：將經(jīng)預(yù)處理后的白銅置于刻蝕液中，進(jìn)行化學(xué)刻蝕，刻蝕后經(jīng)超聲 清洗，干燥，備用； 陽〇1引 （4)般燒處理：將經(jīng)化學(xué)刻蝕后的白銅轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，進(jìn)行般燒處理，待般燒結(jié) 束后，即制得具有粗糖結(jié)構(gòu)的白銅表面；
[0013] (5)在白銅粗糖表面自組裝生成超疏水膜：將經(jīng)般燒處理的白銅置于硬脂酸的乙 醇溶液中，浸泡，過濾，再依次用無水乙醇、去離子水沖洗，隨后置于烘箱中干燥，即制得所 述的白銅超疏水表面。
[0014] 步驟（2)所述的打磨處理為：將白銅依次經(jīng)1#、3#、6#金相砂紙打磨。
[0015] 步驟（3)所述的化學(xué)刻蝕的條件為：于60-65°C恒溫水浴條件下刻蝕30-120min。
[0016] 優(yōu)選地，步驟做所述的化學(xué)刻蝕的條件為：于60°C恒溫水浴條件下刻蝕30min。
[0017] 步驟（4)所述的般燒處理的條件為：于300-400°C恒溫般燒20min。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（4)所述的般燒處理的條件為：于340°C恒溫般燒20-30min。
[0019] 步驟妨所述的硬脂酸的乙醇溶液中，硬脂酸的摩爾濃度為0. 02-0.Imol/L。
[0020] 優(yōu)選地，步驟（5)所述的硬脂酸的乙醇溶液中，硬脂酸的摩爾濃度為0.1mol/L。 陽02U 步驟妨所述的浸泡的條件為：于25-30°C浸泡5-15h。 陽0巧優(yōu)選地，步驟妨所述的浸泡的條件為：于25°C浸泡lOh。 陽02引步驟妨所述的干燥的條件為：于35-42°C干燥3-8min。
[0024] 采用所述的方法制備所得的白銅超疏水表面對(duì)水的接觸角為153°。
[0025] 本發(fā)明中，采用氨水溶液作為刻蝕液，在進(jìn)行化學(xué)刻蝕時(shí)，其機(jī)理如下：
[0026] 4化+8畑3+〇2+2&0 = 4 [Cu (畑3)2] OH (1) 陽0八]2CU+8NH3+O2巧&0 = 2[Cu(NHs)4] (OH)2似
[0028] 本發(fā)明采用氨水溶液作為刻蝕液具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0029] 一方面，氨水化學(xué)刻蝕的過程中非常溫和，能有效控制白銅表面的形貌變化；另一 方面，氨水的成本較其他化學(xué)刻蝕液更為低廉。
[0030] 經(jīng)刻蝕后的白銅表面的微納米粗糖結(jié)構(gòu)的化在高溫般燒條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)， 生成化2〇,此時(shí)在銅表面覆蓋的都是化2〇晶體。發(fā)生如下反應(yīng)：
[0031] 4Cu+〇2=2Cu2〇(3)
[0032] 在白銅粗糖表面自組裝生成超疏水膜的過程中，經(jīng)般燒處理的白銅表面出現(xiàn)化2〇 微納米結(jié)構(gòu)與CHs(CHz)IeCOOH分子發(fā)生反應(yīng)，從而在白銅表面生成了銅的脂肪酸鹽，反應(yīng)如 下， 陽0；33] C1I2O+2CH3(CHz)ieCOOH= 2Cu[CHs(CHz)leCOO] 2+&0 (4)
[0034] 本發(fā)明制備所得的白銅超疏水表面在模擬海水溶液中浸泡=天后，其表面對(duì)水的 接觸角可保持在151°，緩蝕率能達(dá)到99. 8%，繼續(xù)浸泡到12天后，仍表現(xiàn)出非常好的耐蝕 性能，其緩蝕率n達(dá)到了 88. 5%。
[0035] 本發(fā)明采用氨水溶液為刻蝕液對(duì)白銅表面刻蝕，再經(jīng)高溫般燒構(gòu)建表面粗糖度， 能強(qiáng)烈吸附硬脂酸分子，從而使所得的超疏水表面具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，是一種比較簡(jiǎn) 單，廉價(jià)易控制的方法，通過本發(fā)明的制備方法最終所得的白銅超疏水表面具有較高的防 腐性能。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下特點(diǎn)：
[0037] 1)采用將化學(xué)刻蝕和高溫般燒處理相結(jié)合的方法，在白銅表面構(gòu)建表面粗糖度， 能強(qiáng)烈吸附硬脂酸分子，使所得的超疏水表面具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能；
[0038] 2)制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，成本較低，穩(wěn)定性較高，綠色環(huán)保，制備所得的白銅超 疏水表面，其接觸角可達(dá)153°，具有優(yōu)異的耐蝕性能。
【附圖說明】
[0039] 圖1為白銅疏水表面在3. 5wt. %的化Cl水溶液中浸泡不同時(shí)間的Nyquist圖； W40] 圖2為白銅疏水表面在3. 5wt. %的化Cl水溶液中浸泡不同時(shí)間的極化曲線；
[0041] 圖3為1500倍率下空白白銅空白表面形貌表征圖；
[0042] 圖4為具有超疏水表面的白銅表面在放大1500倍率下的表面形貌圖；
[00