專利名稱：一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，特別涉及一種通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)刻蝕法和自組裝技術(shù)在黃銅表面制備超疏水表面的方法。
背景技術(shù)：
黃銅因其優(yōu)異的傳熱和耐蝕性能，廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組和海上軍事工程中的熱交換系統(tǒng)。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中，因?yàn)槔鋮s水特別是海水中的侵蝕性離子(如Cl-) 的存在，黃銅往往會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，給生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。常用的防腐蝕方法(如添加水處理緩蝕劑)存在環(huán)境污染，投加量大等等弊端。超疏水膜表面處理技術(shù)是近年來(lái)涌現(xiàn)出的一種新型防腐蝕技術(shù)，超疏水表面對(duì)于金屬材料可以起到自清潔、抑制表面腐蝕和表面氧化以及降低摩擦系數(shù)的效果。通過(guò)一定的制備方法使金屬表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷畱B(tài)，在金屬防腐蝕領(lǐng)域以及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前
旦
O目前，關(guān)于超疏水的制備方法存在操作復(fù)雜、設(shè)備特殊、耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，穩(wěn)定性差等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提供一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，即通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)刻蝕法和自組裝技術(shù)在黃銅表面制備超疏水表面。一般地，制備超疏水表面需要具備兩個(gè)條件首先是在表面上構(gòu)建有一定粗糙度的微觀結(jié)構(gòu)；其次是物質(zhì)的表面具有很低的表面自由能。化學(xué)刻蝕構(gòu)建表面粗糙度是一種比較簡(jiǎn)單，廉價(jià)易控制的方法，是超疏水表面制備最常用的方法之一。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，包括如下步驟
(1)、刻蝕液的制備
將H2A稀釋成Iwt. %，再加入濃度為35-37wt. %的鹽酸形成刻蝕液，使刻蝕液中HCl體積分?jǐn)?shù)為0. 1% ；
(2)、黃銅的預(yù)處理
將黃銅依次經(jīng) #、3#、6#金相砂紙打磨后，在丙酮液中用超聲波清洗機(jī)清洗5min左右后，再依次用無(wú)水乙醇、去離子水沖洗，以除去表面油污和油脂； (3 )、化學(xué)刻蝕構(gòu)建表面粗糙度
將步驟(2 )預(yù)處理后的黃銅浸入到步驟(1)所得的刻蝕液中，室溫下刻蝕30-90min，優(yōu)選60min，刻蝕后經(jīng)超聲波清洗5min，干燥后既得具有表面粗糙度的黃銅； (4 )、在黃銅粗糙表面自組裝超疏水膜
將步驟(3)所得的具有表面粗糙度的黃銅放入預(yù)先配置好的濃度為0. 02-0. 2mol/L, 優(yōu)選0. lmol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在溫度為35°C下浸泡6_72h，優(yōu)選24h后取出，先用乙醇沖洗，再經(jīng)去離子水沖洗，放入40°C的烘箱中，干燥5min后取出，即得一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面。上述所得的黃銅基超疏水表面，其接觸角可達(dá)123-151°，在3. 5%(w) NaCl水溶液中表現(xiàn)出了很好的防腐蝕效果，緩蝕效率n達(dá)到了 99%。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，由于采用雙氧水和鹽酸混合液為刻蝕液對(duì)黃銅表面刻蝕構(gòu)建表面粗糙度，是一種比較簡(jiǎn)單，廉價(jià)易控制的方法；
且通過(guò)本發(fā)明的制備方法最終所得的黃銅，由于黃銅表面含有一定量的硬脂酸分子， 從而使所得的超疏水表面具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能。


圖la、不同刻蝕時(shí)間下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的 Nyquist 圖
圖lb、不同刻蝕時(shí)間下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的極化曲線圖2、刻蝕時(shí)間與疏水膜的潤(rùn)濕性關(guān)系圖
圖3a、不同自組裝時(shí)間下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist
圖
圖3ai、自組裝時(shí)間為空白、6h、iai下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist圖
圖北、不同自組裝時(shí)間下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt.%的NaCl水溶液中的極化曲線圖4、自組裝時(shí)間與疏水膜潤(rùn)濕性關(guān)系圖
圖fe、不同硬脂酸濃度下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist
圖
圖恥、不同硬脂酸濃度下制備的黃銅疏水表面在3. 5wt.%的NaCl水溶液中的極化曲線圖6、硬脂酸濃度與疏水膜潤(rùn)濕性關(guān)系7、黃銅表面的掃面電鏡照片
圖8a、各種黃銅表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的NyquistSa1、空白表面、化學(xué)刻蝕不經(jīng)自組裝的黃銅表面的Nyquist圖； 圖8b、各種黃銅表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的極化曲線圖9a、黃銅超疏水表面在放大500倍下的表面形貌圖％、黃銅超疏水表面在放大1000倍下的表面形貌圖9c、黃銅超疏水表面在放大3000倍下的表面形貌圖10a、水滴在黃銅空白表面上穩(wěn)定的存在形態(tài)圖10b、水滴在黃銅超疏水表面上穩(wěn)定的存在形態(tài)圖11、黃銅表面的EDS能譜圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面形貌表征的測(cè)定方法用掃描電子顯微鏡(SU-1500，日本Hitachi公司)觀察試樣的表面形貌，并通過(guò)能譜分析儀(EMAX，日本HORIBA公司)測(cè)出黃銅表面各種元素的含量。再通過(guò)表面張力測(cè)試儀(K100-MK2型，德國(guó)KRUSS公司)測(cè)量水滴在超疏水表面的接觸角，同時(shí)利用JC2000C表征水滴在黃銅表面穩(wěn)定存在的形態(tài)。電化學(xué)分析
交流阻抗測(cè)試和極化曲線的測(cè)量都在三電極體系中完成，工作電極為已構(gòu)建疏水膜的黃銅電極，輔助電極和參比電極分別為Pt電極和飽和甘汞電極(SCE)。電化學(xué)測(cè)試采用儀器為EG&G公司的恒電位儀Potentiostat/Galvanostat Model 273A和鎖相放大器Model 1025 LOCK IN AMPLIFIER。交流阻抗測(cè)量使用PRAC M398，其系統(tǒng)頻率范圍為100 kHz -0. 05 Hz，交流激勵(lì)信號(hào)峰值為5 mV;極化曲線掃描范圍-0.15、. 15 V (vs. 0CP)，掃描速度為1 mV/s。緩蝕效率(η%) 按照如下公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、刻蝕液的制備將H2A稀釋成Iwt. %，再加入濃度為35-37wt. %的鹽酸形成刻蝕液，使刻蝕液中HCl體積分?jǐn)?shù)為0. 1% ；(2)、黃銅的預(yù)處理將黃銅依次經(jīng)1#、3#、6#金相砂紙打磨后，在丙酮液中用超聲波清洗機(jī)清洗5min左右， 清洗后再依次用無(wú)水乙醇、去離子水沖洗，以除去表面油污和油脂；(3 )、化學(xué)刻蝕構(gòu)建表面粗糙度將步驟(2 )預(yù)處理后的黃銅浸入到步驟(1)所得的刻蝕液中，室溫下刻蝕30-90min，刻蝕后經(jīng)超聲波清洗5min，干燥后既得具有表面粗糙度的黃銅；(4 )、在黃銅粗糙表面自組裝超疏水膜將步驟(3)所得的具有表面粗糙度的黃銅放入預(yù)先配置好的濃度為0. 02-0. 2mol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在溫度為35°C下浸泡6-7 后取出，先用乙醇沖洗，再經(jīng)去離子水沖洗，放入40°C的烘箱中，干燥5min后取出，即得一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的室溫下刻蝕時(shí)間優(yōu)選60min。
3.如權(quán)利要求2所述的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，其特征在于步驟(4)所述的硬脂酸的乙醇溶液的濃度優(yōu)選0. lmol/L。
4.如權(quán)利要求3所述的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法，其特征在于步驟(4)所述的在溫度為35°C下浸泡時(shí)間優(yōu)選為Mh。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法所得的黃銅基超疏水表面，其特征在于其接觸角可達(dá)123-151°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法。包括刻蝕液的制備、黃銅的預(yù)處理、化學(xué)刻蝕構(gòu)建表面粗糙度及在黃銅粗糙表面自組裝超疏水膜等4個(gè)步驟，最終得到一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面。本發(fā)明的一種具有耐蝕性能的黃銅超疏水表面的制備方法由于采用雙氧水和鹽酸混合液為刻蝕液對(duì)黃銅表面刻蝕構(gòu)建表面粗糙度，是一種比較簡(jiǎn)單，廉價(jià)易控制的方法；且通過(guò)本發(fā)明的制備方法最終所得的黃銅，由于黃銅表面含有一定量的硬脂酸分子，從而使所得的超疏水表面具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能。
文檔編號(hào)B05D3/12GK102259087SQ20111020310
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者云虹, 劉明爽, 周羅增, 徐群杰, 潘紅濤, 鄧先欽 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院