[发明专利]一种超疏水耐腐蚀铜基表面的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种金属材料超疏水表面的制备方法，具体地说，涉及一种超疏水耐腐蚀铜基表面的制备方法。

背景技术

铜是人类最早使用的金属。在史前时代，人们就开始运用铜制造武器和工具，发展到现在，铜被广泛的应用在电器、建筑工业、轻工业、机械制造、国防工业领域等，是一种与人类关系非常密切的有色金属。但是由于铜基材料大部分需要暴漏在潮湿空气中，特别是含有氯离子的溶液中，所以铜基材料的耐腐蚀工作变得日益艰难。超疏水概念的产生为铜基材料的耐腐蚀性提供一个新思路，使得铜基材料的耐腐蚀性不再成为难题。超疏水铜片，是指普通的铜片经过简单物理或者化学方法处理后，表面产生独特的粗糙结构，经过化学修饰后得到耐腐蚀较好的和具有自清洁功能的铜片。

近年来，随着国内外对于超疏水材料研究的兴起，利用超疏水性能来制备耐腐蚀的铜基材料也逐渐成为研究的热点之一。目前，超疏水铜基材料主要是通过电沉积、化学刻蚀、化学沉积以及热氧化法等方法，在铜片表面构筑能够产生超疏水性能的粗糙表面，利用化学修饰后降低表面能从而得到超疏水表面。但是，这些方法大多需要高温或者特殊的仪器。因此，探索一种工艺简单并且具有耐腐蚀的铜基材料的制备方法，是一项具有理论和实践意义的工作。

发明内容

本发明提供一种超疏水耐腐蚀铜基表面的制备方法，该制备方法工艺简单，无需特殊仪器，制得的铜基表面表现出良好的耐腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种超疏水耐腐蚀铜基表面的制备方法，其包括如下步骤：

A、对铜片表面预处理，去除油污以及氧化膜，得到表面干净的铜片；

B、将处理好的铜片以及氨水溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,反应温度为60-120℃, 恒温反应3-24 h，用去离子水清洗后，在氮气氛围中吹干；

C、将步骤B得到的铜片浸入不同支链硫醇的乙醇溶液中，浸泡6-24 h后,即得到超疏水的铜片。

进一步地，所述不同支链硫醇的乙醇溶液是指正丁硫醇、1-癸硫醇、1-辛硫醇或正十二硫醇的乙醇溶液，硫醇浓度为0.001-1 mol/L。

进一步地，所述氨水溶液的浓度为0.03-1 mol/L。氨水浓度较低时倾向于生成纳米棒或纳米针状结构的氧化铜；浓度越大，铜基表面的氧化铜生长越快，而且倾向于生成纳米片状或花瓣状结构的氧化铜。

进一步地，所述对铜片表面预处理是指将铜片浸入体积比为丙酮：乙醇=1:1的溶液中，超声清洗15 min，除去铜片表面的油污，然后用去离子水冲洗，然后再将其浸入浓度为2 mol/L的盐酸溶液，超声10 min后，用去离子水清洗表面，用氮气吹干，即得到表面干净的铜片。

本发明以铜片为基底，将铜片浸泡在氨水溶液中，水热条件下发生化学反应，从而在铜片表面构建出粗糙结构，再用硫醇修饰后，得到的铜片表面具有超疏水性能，将制备的超疏水表面浸泡在氯化钠溶液中，表面出良好的耐腐蚀性能。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是： 

本发明的制备方法简便，不需要昂贵的仪器，成本较低，易于操作。该铜基超疏水表面可应用在铜基材料的防污，自清洁以及耐腐蚀等方面。

附图说明

图1是本发明实施例1-4中所制得的具有多级结构的氧化铜粗糙表面的扫面电镜图，图片(a、c、e、g)标尺：2 μm，图片（b、d、f、h）标尺：400 nm；

图2是纯铜片以及本发明实施例1-4中所制得未用硫醇修饰的氧化铜表面的X射线衍射图；

图3是实施例1-4中制得的铜基表面用不同支链硫醇修饰后与水滴的接触角变化曲线；

图4的（a）为实施例4所制得的未用硫醇修饰的类刺球形状的氧化铜的电镜扫描图，（b）为“Cassie-Baxter”示意图；

图5是实施例4用正十二硫醇修饰的超疏水铜片的不粘附示意图；

图6是纯铜片的极化曲线和实施例4用正十二硫醇修饰的超疏水铜片的极化曲线对比图，插图为水滴在超疏水表面的照片；

图7是本发明实施例1-4所制得超疏水铜片的元素分析图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：