在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，包括如下步骤：S101：首先对铜合金板表面进行处理；S102：然后通过自组装技术在所述步骤S101处理过的铜合金板载体上组装超疏水薄膜，再将其放到烘箱中固化成膜。本发明专利技术的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，在铜合金表面，通过自组装技术，得到的自组装膜，比通过其他涂膜方法得到的涂层，接触角更大，超疏水更好，防腐效果更佳。

Method of Preparing Super-hydrophobic Films on Copper Alloy Surface

The invention relates to a method for preparing superhydrophobic film on the surface of copper alloy, which comprises the following steps: S101: first, the surface of copper alloy plate is treated; S102: then, the superhydrophobic film is assembled on the carrier of copper alloy plate treated by S101 by self-assembly technology, and then solidified into a film in an oven. The method of preparing superhydrophobic film on the surface of copper alloy by the self-assembly technology has larger contact angle, better superhydrophobicity and better anticorrosive effect than the coating obtained by other coating methods.

【技术实现步骤摘要】
在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法
本专利技术涉及一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法。
技术介绍
我国地大物博，海岸线绵延数十公里，开发海洋中各种资源以及维护我国的海岸安全对我国有着重大的意义。金属材料作为现如今工业和生产生活中不可避免的工程材料在舰艇船只和基础设施中的应用非常广泛。但是金属在海水条件下容易与其中的氯离子发生化学反应，近年来不少人研究了不同类型的铜合金在人工模拟海水环境中的腐蚀行为，结果表明：当铜或者铜合金长时间浸泡在海水中时，海水中的大量离子(主要是Cl-)、气体成分(溶解氧)以及各种各样的微生物都会对铜合金表面的钝化膜(主要由CuCl和Cu2O组成)产生严重的腐蚀、破坏，使其表面发生点蚀甚至穿孔现象，当海水中的Cl-接触到主要由CuCl和Cu2O组成钝化膜时，在铜合金表面形成活性电对(类似于原电池)，大大的提高了铜或铜合金的腐蚀速率，从而使得它发生严重的腐蚀现象，其表面光泽度就会下降、机械强度等良好的性能也会下降，这值得我们引起重视。腐蚀遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大的经济损失。据统计，金属腐蚀给我国造成的经济负担巨重，占国民生产总值的7.5％左右。因此，重视腐蚀问题，防止或减缓腐蚀，现在已经不仅仅是个简单的技术问题，而是关系到国家能源、资源、环保的重大战略任务。当铜处于海水环境中时，它的防腐蚀性能急剧下降从而导致它的使用范围受到极大限制，所以由铜和锌组成的合金-黄铜就越来越受到了人们的欢迎。黄铜是一种非常重要的铜合金材料，经常应用在海轮冷凝管、船舶热工设备和螺旋桨等海上军事工程。但是由于日积月累在海水中的浸泡使得黄铜的寿命大大降低，所以增强黄铜的耐蚀性成了一个热门的研究方向。常用的防腐蚀方法应用于海水中时往往没有良好的效果，并且其中很多方法工艺较为复杂而且成本很高，其中有的防腐蚀方法甚至会破坏生态的平衡。超疏水膜表面处理技术是二十一世纪以来越来越多科研人员研究的防腐蚀新方法，由于其效果明显和不污染环境，所以逐渐被应用于海水环境下的金属材料防腐蚀。自组装分子膜有三个组成部分：极性取代头基，烷基链和尾基官能团。自组装单分子膜是指把金属放入有机溶液中，活性头基会与金属表面的活性物质自动发生连续的化学反应，在非共价键的作用力下，有机物会吸附在金属表面形成紧密排列，能量很低的二维有序的单分子膜。自组装分子的取代头基可以通过以化学键为主要的结合方式通过化学吸附在金属基底表面形成具有二维平面空间的准晶格结构；自组装分子的烷基长链在纵向上通过特殊的官能团完成有序排列；烷基链末端的特殊官能团如氢键在平面的法线方向上提高自组装膜的整体性。由于自组装膜能够自发形成，制作简单，具有良好的粘性，形成的自组装膜不易脱落。而且膜具有高的取向性和良好的有序性，较高的密度堆积和较低的缺陷浓度。另一点活性分子头基与金属基底发生反应，化学键稳定，膜可以暴露在空气中，不会对膜产生影响，可以进行表征。SAMs的分子链长与末端基团可以控制膜的厚度及性质，我们可以制作出多种厚度性质不一样的膜。也可人为的设定分子结构和表面结构，制备有一定的物理化学性质的膜。自组装膜应用广泛，在生物传感器，SAMs使膜具有功能化。给生物分子固定化提供了优良的空间微环境，对生物传感器有重大意义。对于纳米材料，量子尺寸效应是纳米材料的显著特点，纳米粒子的大小和形状会影响到其物理及化学的性质。分子自组装技术可以控制粒子的形成及粒子的维度，导致影响自组装体系的物理和化学性质。近几年在金属的防腐方面，许多研究者都有相关的研究，在铜，铁，铝等金属上自组装膜是一种有效的防腐方法，也是一种趋势。自组装膜对金属表面防护和处理起到了不可忽视的作用。自组装膜的稳定性高，金属与外界环境不能接触，防腐蚀效果良好。除此之外，自组装膜的厚度属于纳米级，因而在金属表面自组装成膜后，不会影响金属的外观和物理性质。王芳等在黄铜表面制备了TES自组装膜以及TES/HDTMS、TES/OTES复合组装膜。结果表明，这些复合自组装膜的防护效果均优于单一的TES自组装膜。黄令等在铜合金表面上制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTES)自组装单分子膜，结果表明，MPTES浓度越大，形成的自组装膜越致密，防护效果越好。龚建民等进行了大量研究，用正交试验研究出γ-APS在冷轧钢表面的成膜最佳工艺，已被安徽省未来表面处理技术公司应用。日本学者Aramaki带领的团队在铜表面组装烷基硫醇膜，也取得了良好的防腐效果。然而对于自组装膜技术，其成膜结构与性质不仅仅受成膜技术的限制不仅仅受成膜技术的限制，还与基体性质、溶剂性质、分子结构、温度、溶剂稳定性、基体自组装时间等有关。铜合金在生活中的应用非常广泛，铜合金的腐蚀既会引起经济损失，又会破坏环境，对人们的生活造成很大的影响。随着科学研究的实际深入和人们对环保意识的提高对金属表面进行无铬处理技术已经成为必然的选择。通过自组装技术对铜合金表面进行保护已是一种趋势。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法。本专利技术的一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，包括如下步骤：S101：首先对铜合金板表面进行处理；S102：然后通过自组装技术在所述步骤S101处理过的铜合金板载体上组装超疏水薄膜，再将其放到烘箱中固化成膜。本专利技术的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，在铜合金表面，通过自组装技术，得到的自组装膜，比通过其他涂膜方法得到的涂层，接触角更大，超疏水更好，防腐效果更佳。另外，本专利技术上述的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述步骤S101中，对所述铜合金板表面进行处理具体步骤包括：将所述铜合金板用砂纸打磨至表面光滑，并进行第一次清洗，再用氮气将其吹干，然后将所述铜合金板剪切成铜片，并将其浸入FeCl3的酸性溶液中刻蚀10min～50min，然后取出并第二次清洗所述铜片，直至废液澄清，然后用氮气吹干。进一步地，所述步骤S101中，所述铜片的大小为(0.8cm～1.2cm)×(0.8cm～1.2cm)。进一步地，所述步骤S101中，所述第一次清洗的步骤包括：将打磨好的所述铜合金板放到丙酮溶液中超声清洗5min～30min，然后依次用无水乙醇和去离子水对所述铜合金板进行清洗；所述第二次清洗的步骤包括：依次用无水乙醇和去离子水进行清洗。进一步地，所述步骤S101中，所述FeCl3的质量浓度为6％～7％。进一步地，所述步骤S101中，采用砂纸打磨时分别用1-6号砂纸逐级打磨至所述铜合金板表面光滑。进一步地，所述铜合金板的厚度为0.3mm。进一步地，所述步骤S102具体操作为：首先配制组装液，然后用冰乙酸调节所述组装液的pH为3.0～5.0，然后搅拌均匀，将其所述组装液放入温度为20℃～40℃的恒温水槽中静置水解20h～28h，然后将所述步骤S101处理过的所述铜合金板放入所述组装液中自组装20min～40min，再将所述铜合金板取出并进行第三次清洗，然后用氮气吹干，并放入温度为95℃～105℃的真空干燥箱中固化成膜。进一步地，所述组装液中包含十二烷基三甲氧基硅烷、无水乙醇、去离子水，且其重量比为1：(10～18)：(1～9)；或所述组装液中包含十八烷基硫醇、无水乙醇、去离子水，且其重量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：首先对铜合金板表面进行处理；S102：然后通过自组装技术在所述步骤S101处理过的铜合金板载体上组装超疏水薄膜，再将其放到烘箱中固化成膜。

【技术特征摘要】
1.一种在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：首先对铜合金板表面进行处理；S102：然后通过自组装技术在所述步骤S101处理过的铜合金板载体上组装超疏水薄膜，再将其放到烘箱中固化成膜。2.根据权利要求1所述的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S101中，对所述铜合金板表面进行处理具体步骤包括：将所述铜合金板用砂纸打磨至表面光滑，并进行第一次清洗，再用氮气将其吹干，然后将所述铜合金板剪切成铜片，并将其浸入FeCl3的酸性溶液中刻蚀10min～50min，然后取出并第二次清洗所述铜片，直至废液澄清，然后用氮气吹干。3.根据权利要求2所述的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S101中，所述铜片的大小为(0.8cm～1.2cm)×(0.8cm～1.2cm)。4.根据权利要求2所述的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S101中，所述第一次清洗的步骤包括：将打磨好的所述铜合金板放到丙酮溶液中超声清洗5min～30min，然后依次用无水乙醇和去离子水对所述铜合金板进行清洗；所述第二次清洗的步骤包括：依次用无水乙醇和去离子水进行清洗。5.根据权利要求2所述的在铜合金表面制备超疏水薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S101中，所述FeCl3的质量浓度为6％～7％。6.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁淑君，
申请(专利权)人：梁淑君，
类型：发明
国别省市：山西,14