专利名称：在金属铜表面构筑超疏水结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种在金属表面构筑新的结构的方法，具体涉及一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法。
背景技术：
现阶段对金属铜的防护主要采用缓蚀剂技术，目前广泛使用的缓蚀剂主要有烷基硫醇类、咪唑啉类和希夫碱类缓蚀剂。上述缓蚀剂通过缓蚀剂分子吸附在铜表面的原子上或与铜表面的氧化物形成络合物而在铜表面形成一层保护膜来达到防腐的效果，但许多高效缓蚀剂存在毒性大、稳定性差、外界环境的微小变化就会对体系造成较大的影响等缺点而限制了它的应用，影响了它的防腐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决铜在环境中腐蚀的问题，而提供的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法。
本发明在铜表面构筑超疏水结构的过程包括以下步骤步骤一将铜片用蒸馏水冲洗，然后把铜片放入丙酮溶剂中用超声波清洗；步骤二将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分振荡搅拌均匀，将处理干净的铜片置于溶液中，再密封其容器，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控铜表面微/纳米结构的构筑，此反应经过2～3天，铜片颜色变暗，此时，将铜片从溶液中取出，经本步骤处理后，铜基体表面形成了微/纳米结构；步骤三将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将步骤二中所构筑的表面带有微/纳米结构的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了较强的疏水性能的疏水结构。
本发明根据铜的腐蚀主要是由于铜和它周围的介质如空气、水、电解液等之间发生了化学或电化学作用而变成了金属氧化物、氢氧化物及其衍生物等，因此造成了金属的损坏，产生金属腐蚀这一特点。通过减少铜与上述易导致腐蚀介质的直接接触可以提高铜的耐腐蚀性能。在固体表面构建超疏水结构即可起到降低铜与水、溶液等腐蚀性介质的直接接触的机会。固体表面超疏水性是由于在固体物质的表面上存在一些微米级的凸状物，在凸状物表面嵌套更细微的纳米结构，两者共同形成了一种微/纳米结构。这种微/纳米结构中包含的大量孔洞结构吸附一层空气薄层形成一个空气垫，这种空气垫的形成可大大减少腐蚀介质与铜基底的接触，处理后铜片的极化电阻比未处理铜片的极化电阻增加了4～5倍，提高了铜的耐蚀性能。
图1是本发明方法的流程图；图2是具体实施方式
二处理后铜基体表面微/纳米结构的扫描电镜图片；图3是具体实施方式
三处理后铜基体表面微/纳米结构的扫描电镜图片；图4是具体实施方式
四处理后铜基体表面微/纳米结构的扫描电镜图片。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本发明在铜表面构筑超疏水结构的过程包括以下步骤步骤一将铜片用蒸馏水冲洗，然后把铜片放入丙酮溶剂中用超声波清洗；步骤二将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分振荡搅拌均匀，将处理干净的铜片置于溶液中，再密封其容器，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控铜表面微/纳米结构的构筑，此反应经过2～3天，铜片颜色变暗，此时，将铜片从溶液中取出，经本步骤处理后，铜基体表面形成了微/纳米结构；步骤三将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将步骤二中所构筑的表面带有微/纳米结构的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了较强的疏水性能的疏水结构。
本实施方式中，所述氢氧化钠与十二烷基硫酸钠、蒸馏水的质量比为0.2～0.4∶0.575～2.3∶100，其中氢氧化钠的浓度在0.05～0.1mol/L范围内，十二烷基硫酸钠的浓度在0.02～0.08mol/L范围内。
本实施方式中，所述月桂酸与乙醇溶液的质量比为0.51～5.1∶100，而月桂酸浓度在0.02～0.2mol/L范围内。
具体实施方式
二本实施方式是对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑，将0.068g氢氧化钠、20.0g水、0.2g十二烷基硫酸钠放置到50ml的称量瓶中，充分振荡搅拌均匀，将称量瓶用磨口塞密封，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控下进行铜表面微/纳米结构的构筑，此反应在封闭条件下进行36小时后，铜片表面颜色变暗，此时，将铜片从溶液中取出，本步骤处理后，扫描电镜照片铜基体表面形成了微/纳米结构，接下来将0.12g月桂酸置于50ml的称量瓶中，加入20ml乙醇使之充分溶解，将上一步骤中所制得的铜片放入上述溶液中进行自组装。铜片组装24小时后取出，用接触角测量仪对铜表面的接触角进行测量。处理后铜片的接触角由80°增加到160°，具有较强的疏水性能。处理后铜片的极化电阻比未处理铜片的极化电阻增加了4～5倍。
具体实施方式
三本实施方式是对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑，将0.04g氢氧化钠、20.0g水、0.0115g十二烷基硫酸钠放置到50ml的称量瓶中，充分振荡搅拌均匀，将称量瓶用磨口塞密封，室温条件下十二烷基硫酸钠调控下进行铜表面微/纳米结构的构筑，此反应在封闭条件下进行36小时后，铜片表面颜色变暗，此时，将铜片从溶液中取出，本步骤处理后，扫描电镜照片表明铜基体表面形成了大量的针状结构，在针状结构中有少量的花状纳米结构，接下来将0.08g月桂酸置于50ml的称量瓶中，加入20ml乙醇使之充分溶解，将上一步骤中所制得的铜片放入上述溶液中进行自组装。铜片组装24小时后取出，用接触角测量仪对铜表面的接触角进行测量，处理后铜片的接触角由未处理的80°增加到118°，具有一定的疏水性能，交流阻抗法对铜片的耐腐蚀性能进行了测试，结果表明，处理后铜片的极化电阻由未处理铜片的600Ω增加到处理后的2300Ω，极化电阻增加了近4倍。
具体实施方式
四本实施方式是对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑，将0.08g氢氧化钠、20.0g水、0.46g十二烷基硫酸钠放置到50ml的称量瓶中，充分振荡搅拌均匀，将称量瓶用磨口塞密封，室温条件下十二烷基硫酸钠调控下进行铜表面微/纳米结构的构筑。此反应在封闭条件下进行36小时后，铜片表面颜色变成褐色并有少许蓝色颗粒出现。此时，将铜片从溶液中取出，处理后样品的扫描电镜照片表明铜基体表面形成了大量的针状结构，并且在针状结构中形成了大量的纳米花状结构。接下来将0.8g月桂酸置于50ml的称量瓶中，加入20ml乙醇使之充分溶解，将上一步骤中所制得的铜片放入上述溶液中进行自组装。铜片组装24小时后取出，用接触角测量仪对铜表面的接触角进行测量。经处理后铜片的接触角达到162°，具有良好的疏水性能。同样条件下对铜片的耐腐蚀性能进行了交流阻抗测试，结果表明，铜片的极化电阻达到了3200Ω，较未处理样品的极化电阻提高了5.3倍。
权利要求
1.一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于所述方法由下列步骤完成步骤一将铜片用蒸馏水冲洗，然后把铜片放入丙酮溶剂中用超声波清洗；步骤二将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分振荡搅拌均匀，将处理干净的铜片置于溶液中，再密封其容器，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控铜表面微/纳米结构的构筑，此反应经过2～3天，铜片颜色变暗，此时，将铜片从溶液中取出，本步骤处理后，铜基体表面形成了微/纳米结构；步骤三将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将步骤二中所构筑的表面带有微/纳米结构的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了较强的疏水性能的疏水结构。
2.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于所述氢氧化钠与十二烷基硫酸钠、蒸馏水的质量比为0.2～0.4∶0.575～2.3∶100。
3.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于所述氢氧化钠的浓度在0.05～0.1mol/L范围内，十二烷基硫酸钠的浓度在0.02～0.08mol/L范围内。
4.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于所述月桂酸与乙醇溶液的质量比为0.51～5.1∶100。
5.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于所述月桂酸浓度在0.02～0.2mol/L范围内。
6.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑时，氢氧化钠、水、十二烷基硫酸钠的质量分别是0.068g、20.0g、0.2g，月桂酸的质量是0.12g，乙醇为20ml。
7.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑时，氢氧化钠、水、十二烷基硫酸钠的质量分别是0.04g、20.0g、0.0115g，月桂酸的质量是0.08g，乙醇为20ml。
8.根据权利要求1所述的一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，其特征在于对面积为2×2cm2、厚度为15mm的铜片进行构筑时，氢氧化钠、水、十二烷基硫酸钠的质量分别是0.08g、20.0g、0.46g，月桂酸的质量是0.8g，乙醇为20ml。
全文摘要
一种在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，涉及一种在金属表面构筑新的结构的方法，为了解决铜在环境中腐蚀的问题，具体方法为将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分搅拌均匀，将铜片置于溶液中，再密封其容器，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控铜表面微/纳米结构的构筑，此反应经过2～3天，铜片颜色变暗，经本步骤处理后，铜基体表面形成了微/纳米结构；将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将上步中所构筑的表面带有微/纳米结构的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了较强的疏水性能的疏水结构。处理后铜片的极化电阻比未处理铜片的极化电阻增加了4～5倍，提高了铜的耐蚀性能。
文档编号C23F1/20GK1928158SQ20061001055
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年9月15日
发明者潘钦敏, 赵健伟, 王洪波 申请人:哈尔滨工业大学