[发明专利]一种在金属表面制备Co- TiO2

说明书

本发明公开了一种在金属表面制备Co‑TiO₂超疏水纳米复合镀层及其制备方法，该方法首先对金属表面进行打磨，清洗，吹干。然后配制金属钴盐、长支链烷酸、TiO₂、络合剂、表面活性剂的乙醇溶夜，搅拌并超声震荡均匀作为电镀液。再以待用的金属作为阴极，以纯铂或石墨炭为阳极进行电镀，电镀完成后对阴极进行清洗，然后吹干，即在工件上镀上了Co‑TiO₂超疏水纳米复合镀层，本发明不仅实现了金属表面的超疏水性，同时赋予了其表面具有杀菌、光催化性能，所得镀层致密，接触角为155‑160°，滚动角接近0°，TiO₂的含量为20%~30%，电镀液制备简单，环境友好，电镀过程易于操作，是一种可以大面积推广使用的镀层。

技术领域

本发明涉及纳米复合电镀技术领域，具体涉及一种在金属表面制备Co- TiO₂超疏水纳米复合镀层及其制备方法。

背景技术

金属材料广泛应用于人们的日常生活中，由于常用的金属材料容易受到空气中水蒸气和氧气的腐蚀以及磨损而破坏，因此科研工作者一直在努力寻找有效的保护材料的方法，当今比较成熟的界面技术就是电镀工艺，这种工艺方法由于成本低，设备简单，已经成功工业推广使用，但随着市场生产需求中对材料的性能要求越来越高，传统的单金属镀层已经远远满足不了镀层在硬度，耐磨性，耐腐蚀性，耐高温性的要求，取而代之的是纳米复合镀层。

纳米材料具有许多特性，例如较大的比表面积，量子效应及界面效应。纳米TiO₂是一种较好的环境友好型材料，锐钛矿型的TiO₂具有优良的光催化性能及抗菌能力，在水处理，空气净化，杀菌，涂料等方面有广泛的应用，使其具有良好的商业应用价值。JamesJ.Watkins和同事们用聚合物和陶瓷复合材料打印出鲨鱼皮肤表面，并添加了TiO₂纳米颗粒，与不添加TiO₂纳米颗粒的表面对比，添加了TiO₂纳米颗粒的表面会杀死超过95%的大肠杆菌和80%的金黄色葡萄球菌。

自江雷研究小组揭示出荷叶表面超疏水以及自清洁的机理，如何制备超疏水表面得到了广大科学家的关注，当前在金属表面制备超疏水的方法主要有化学刻蚀法，阳极氧化法，气相沉积法以及热喷涂法，电镀法。相比而言电镀法由于所需设备简单，成本低廉，便于大面积制备等优点，申请号201310301855.3公开了一种在金属表面制备超疏水钴镀层的方法，通过配制含有钴盐和长支链烷酸的电镀液一步制备出超疏水镀层，申请号为201110152051.2公开了一种使用镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法，所用的镍电镀液以氯化胆碱离子液体作为溶剂，以镍盐为溶质。

超疏水金属镀层广泛应用于轮船表面的防腐以及减阻，同时能提高金属表面的自清洁，防冰等性能，本发明首次在不同的金属表面一步电镀制备Co- TiO₂超疏水纳米复合镀层,同时赋予表面超疏水性和光催化性能，同时加入TiO₂纳米微粒能与钴金属在待镀工件上形成共沉积，形成同时含有钴金属与固体微粒细致而紧密的镀层，这些镀层比传统的纯钴镀层空隙少，更耐腐蚀。其制备方法简单，对设备要求不高，易于工业上大面积推广使用。

发明内容

本发明针对当前对材料表面性能要求较高的前提下，提出了一种在金属表面制备Co- TiO₂超疏水纳米复合镀层及其制备方法，使具有光催化活性的TiO₂均匀分散到超疏水钴镀层中，使其牢固结合在一块。本发明制备的Co- TiO₂超疏水纳米复合镀层具有较好的疏水性能，同时表面具有良好的杀菌性能，可见光下能有效分解有机物，在航海，空调，汽车领域有广阔的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种在金属表面制备Co- TiO₂超疏水纳米复合镀层的方法，包括以下步骤：