[发明专利]一种纳米复合电刷镀制备超疏水表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备疏水表面的方法，特别是一种纳米复合电刷镀制备超疏水表面的方法。

背景技术

超疏水表面由于有许多优异的性能，比如自清洁功能、防水、抗结冰、防腐蚀等等，在许多领域都有广阔的应用前景。最为熟知的超疏水表面就是荷叶，荷叶具有优异的超疏水性能和非凡的自清洁功能。超疏水表面的制备和应用研究一直以来都是科学家的研究热点。研究人员总结出了制备超疏水表面的两个方法：一种是在低表面能的材料上制备微纳米双重粗糙结构，一种是在表面能比较高的材料上先制备出微纳米双重粗糙结构，再用低表面能的物质对其进行修饰，以降低粗糙结构表现得表面能。对于光滑的固体材料，即使它具有最低的表面能，它与水的接触角也最多能达到120°，因此在材料表面构建微纳米双重粗糙结构是制备超疏水表面的关键。

目前已有许多在金属表面制备超疏水表面的方法，如溶液浸泡法、电化学沉积法、化学腐蚀法、阳极氧化法、化学沉积法等。但是现有的技术还存在许多不足，如表面机械强度不高，工艺过程比较复杂，表面耐磨性持久性不足，对设备的要求比较高，难以实现大范围的制备。因此目前超疏水表面仍旧处于基础性研究阶段，其规模化的实际应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是要提供一种纳米复合电刷镀制备超疏水表面的方法，解决目前超疏水表面制备过程中存在的表面机械强度不高，工艺过程比较复杂，表面耐磨性持久性不足，难以实现大面积制备的问题。

本发明的目的是这样实现的：制备的超疏水表面方法分两个步骤：

步骤1、纳米复合镀层制备：首先将碳钢基体抛光，表面粗糙度Ra0.8，清洗后烘干；

配制电刷镀所需的电净液、二号活化液、三号活化液、特殊镍溶液、纳米C颗粒复合Ni镀液、纳米Cu复合Ni镀液；

按照电净-二号活化-三号活化-镀底层-镀纳米C/Ni复合镀层-镀纳米Cu/Ni复合镀层的工序顺序在碳钢基体上沉积出具有微纳米双重粗糙结构的双层纳米复合镀层，每一个步骤完成后用去离子水冲洗试样，然再进行下一个步骤；

每一工序的刷镀工艺参数：电净工序，施加电压+6V，时间30s，相对运动速度4—8m/min；二号活化工序，施加电压-6V，时间30s，相对运动速度5—10m/min；三号活化工序，施加电压-8V，时间30s，相对运动速度5—10m/min；镀底层工序，施加电压+10V，时间90s，相对运动速度6—8m/min；镀纳米C/Ni复合镀层工序，施加电压+15V，时间90s，相对运动速度6—8m/min；镀纳米Cu/Ni复合镀层工序，施加电压+15V，时间90s，相对运动速度8—12m/min；

将刷镀完的试样放入酒精中，并在超声波清洗器中清洗30分钟，再放入60℃烘干箱中烘干1小时；

步骤2、表面化学改性：

将烘干的试样放入配制的氟硅烷溶液中，氟硅烷溶液中十三氟辛基三甲氧基硅烷与无水乙醇的质量比为1：49，在60℃下浸泡40分钟，取出在100℃的烘箱中烘干1小时，即可；

所述的电净液包括：氢氧化钠（NaOH），浓度25.0g/L、碳酸钠（Na₂CO₃），浓度21.7g/L、磷酸三钠（Na₃PO₄），浓度50.0g/L和氯化钠（NaCI），浓度2.4g/L；

所述的二号活化液包括：盐酸（HCI），浓度25.0g/L和氯化钠（NaCI），浓度140.0g/L；

所述的三号活化液包括：氯化镍（NiCl₂.6H₂O），浓度3.0g/L、柠檬酸三钠（Na₃C₆H₅O₇.2H₂O），浓度142.2g/L、柠檬酸（H₃C₆H₅O₇），浓度94.2g/L和草酸铵（NaCI），浓度0.1g/L；

所述的特殊镍溶液包括：NiSO₄·7H2O，浓度400g/L、NiCl₂·6H₂O，浓度20g/L、CH₃COOH，浓度68g/L和HCl(浓度30%)，浓度20g/L；