一种铜制品表面处理的方法
【专利摘要】本发明公开了一种铜制品表面处理的方法。该方法包括以下步骤：（1）将经机械打磨过的铜制品在酸溶液中浸渍；（2）将用所述酸浸渍过的铜制品置入温度为70～90℃的1.5～3mol/L碱溶液中浸渍1.5～3h；（3）将经所述碱溶液浸渍过的铜制品置入0.015～0.030mol/L的物质量之比为1～5∶1的羧酸与醇的混合液中，在20～30℃下浸渍24～48h。本发明的方法首先通过用酸浸渍使得铜制品抛光，然后用浓碱溶液浸渍在铜制品表面生成氧化亚铜，最后用羧酸和醇的混合液浸渍在氧化亚铜表面生成羧酸酯层。由此处理的铜制品具有优异的减摩性、耐摩性、疏水性。
【专利说明】—种铜制品表面处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属制品表面处理的【技术领域】，尤其涉及一种铜制品表面处理的方法。
【背景技术】
[0002]由于具有延展性好、导电性能优异等优点，金属铜及其合金作为一种重要的工业材料在工业中得到了广泛的应用。然而，如何更为有效地防止金属铜工件的表面腐蚀、降低流体与金属铜管道内壁的摩擦阻力、实现金属铜饰品的表面自清洁越来越引起人们的重视。通过在金属铜表面构筑超疏水薄膜是解决上述问题的有效手段之一。近年来，高疏水特别是超疏水材料在工业生产和人们的日常生活中展现出广泛的应用前景。例如，高疏水材料作为防护性图层应用于微/纳机电系统可避免由于体积微型化带来的微/纳量级的黏着失效和磨损摩擦等问题。将高疏水材料涂覆在水下航行器表面，既可极大地降低船舶在航行时的阻力，也可以防止水生物在船体表面的附着，并可有效减小材料的腐蚀。
[0003]现有技术在铜制品表面制备高疏水层控制电氧化法和电化学刻蚀法，这些方法都是基于电化学的表面处理，这些方法在处理的过程中所采用的电解液对环境的污染较为严重。同时,这些方法处理的过程较为复杂。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种简单、环保的铜制品表面处理的方法，该方法能在铜制品表面制备出可增强铜制品的减摩性、耐摩性、疏水性的高疏水层。
[0005]一种铜制品表面处理的方法，包括以下步骤:`[0006]( I)将经机械打磨过的铜制品在酸溶液中浸溃；
[0007](2)将用所述酸浸溃过的铜制品置入温度为70~90°C的1.5~3mol/L碱溶液中浸溃1.5~3h ;
[0008](3)将经所述碱溶液浸溃过的铜制品置入0.015~0.030mol/L羧酸的醇溶液中，在20~30°C下浸溃24~48h。
[0009]其中，所述步骤(I)中的酸溶液的浓度为2~3.5mol/L，用酸溶液浸溃的时间为10 ~30mino
[0010]其中，所述步骤(I)中的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或至少两种。
[0011]其中，所述步骤(3)中的羧酸为碳原子数大于12的脂肪族羧酸。
[0012]其中，所述步骤(3)中的醇为脂肪族醇。
[0013]其中,所述步骤(2)中的碱溶液为氢氧化钾和/或氢氧化钠。
[0014]其中，在步骤(I)之后、在步骤(2 )之前按照由先至后的顺序依次包括用醇清洗和干燥；在步骤(3)之后按照由先至后的顺序依次包括用醇清洗和干燥。
[0015]其中，所述清洗为超声波清洗3~8min，所述干燥为用保护性气体吹干。
[0016]其中，所述保护性气体为氮气和/或氢气。[0017]其中，所述清洗用的醇为无水乙醇。[0018]以上技术方案中，步骤(I)中酸浸溃是为了除去铜制品表面的氧化铜，浸溃所用之为强酸，强酸能更好地溶解氧化铜，使得去除氧化铜的铜制品表面因裸露出金属铜而更光滑。
[0019]步骤(2)中用碱溶液浸溃是为了在在金属铜表面生成亚微米的氧化亚铜层。该氧化亚铜层具有较强的疏水性。不仅如此，该氧化亚铜层由于结构较为粗糙，该氧化亚铜层表面的微孔隙可容纳羧酸分子和醇分子，为两者的酯化反应提供较佳的场所，同时酯化反应的产物也增强氧化亚铜的致密性。
[0020]步骤(3)中羧酸和醇的混合液浸溃是为了通过酸和醇的酯化反应在氧化亚铜层表面生成酯化层。所用羧酸优选为碳原子数大于12的脂肪族羧酸，该脂肪族羧酸含有较长的碳原子数成为较好地疏水基团。进一步优选为硬脂酸。
[0021]本发明的方法首先通过用酸浸溃使得铜制品抛光，然后用浓碱溶液浸溃在铜制品表面生成氧化亚铜，最后用羧酸和醇的混合液浸溃在氧化亚铜表面生成羧酸酯层。由此处理的铜制品具有优异的减摩性、耐摩性、疏水性。
【具体实施方式】
[0022]下面分别结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0023]实施例1
[0024]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入2mol/L的盐酸中浸溃30min，然后用无水乙醇超声波清洗3min，吹氮气干燥。
[0025]将清洗干燥过的铜制品置入1.5mol/L碱溶液中，在90°C下浸溃3h后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。
[0026]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.015mol/L羧酸的醇溶液中，在30°C下浸溃48h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗3min，用氮气吹干。
[0027]实施例2
[0028]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入3.5mol/L的盐酸中浸溃IOmin,然后用无水乙醇超声波清洗8min，吹氮气干燥。
[0029]将清洗干燥过的铜制品置入3mol/L碱溶液中，在70°C下浸溃1.5h后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。
[0030]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.03mol/L羧酸的醇溶液中，在20°C下浸溃24h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗8min，用氮气吹干。
[0031]实施例3
[0032]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入2.8mol/L的盐酸中浸溃20min,然后用无水乙醇超声波清洗6min,吹氮气干燥。
[0033]将清洗干燥过的铜制品置入2.2mol/L碱溶液中，在80°C下浸溃130min后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。[0034]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.023mol/L羧酸的醇溶液中，在25°C下浸溃36h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗6min，用氮气吹干。
[0035]实施例4
[0036]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入2.5mol/L的盐酸中浸溃20min,然后用无水乙醇超声波清洗5min,吹氮气干燥。
[0037]将清洗干燥过的铜制品置入2mol/L碱溶液中，在75°C下浸溃2h后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。
[0038]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.02mol/L羧酸的醇溶液中，在25°C下浸溃24h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗5min，用氮气吹干。
[0039]实施例5
[0040]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入3mol/L的盐酸中浸溃15min,然后用无水乙醇超声波清洗5min,吹氮气干燥。
[0041]将清洗干燥过的铜制品置入2.5mol/L碱溶液中，在80°C下浸溃2h后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。
[0042]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.025mol/L羧酸的醇溶液中，在25°C下浸溃48h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗5min，用氮气吹干。
[0043]实施例6:
[0044]将铜制品依次用200目水砂纸初步打磨和用W28金相砂纸打磨，直至表面露出金属光泽。将机械打磨过的铜制品置入3mol/L的盐酸中浸溃20min，然后用无水乙醇超声波清洗5min,吹氮气干燥。
[0045]将清洗干燥过的铜制品置入3.5mol/L碱溶液中，在85°C下浸溃2.5h后取出用依次用足量的去离子水及无水乙醇清洗，并用氮气吹干。
[0046]将经所述碱溶液浸溃并干燥过的铜制品置入0.027mol/L羧酸的醇溶液中，在25°C下浸溃36h后，取出以无水乙醇进行超声波清洗5min，用氮气吹干。
[0047]对比例I
[0048]除了无步骤(2)，其他条件与实施例6均相同。
[0049]对比例2
[0050]除了无步骤(3)， 其他条件与实施例6均相同。
[0051]将少量水滴入如实施例及对比例所述方法表面处理的铜制品表面，采用德国dataphysics公司0CA20型接触角测量仪对水接触角进行测试。
[0052]采用美国CETR公司UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试制备样品的减摩性及耐磨性，对偶件采用直径为4_的GCrl5轴承钢球。测试条件为:恒温25°C，相对湿度保持45%，试验机频率2Hz，载荷0.5N,行程6mm。根据所记录的摩擦系数随时间的变化，以滑动时间为30min后的摩擦系数为作为减磨性的大小。以滑动时间为IOmin后的划痕的宽度为耐磨性的大小。
[0053]实施例及对比例的上述测试数据如下:
[0054]
【权利要求】
1.一种铜制品表面处理的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将经机械打磨的铜制品在酸溶液中浸溃； (2)将用所述酸浸溃过的铜制品置入温度为70~90°C的1.5~3mol/L碱溶液中浸溃L 5 ~3h ; (3)将经所述碱溶液浸溃过的铜制品置入0.015~0.030mol/L羧酸的醇溶液中，在20~30°C下浸溃24~48h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)中的酸溶液的浓度为2~3.5mol/L，用酸溶液浸溃的时间为10~30min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)中的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或至少两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的羧酸为碳原子数大于12的脂肪族羧酸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的醇为脂肪族醇。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的碱溶液为氢氧化钾和/或氢氧化钠。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(I)之后、在步骤(2)之前按照由先至后的顺序依次包括 用醇清洗和干燥；在步骤(3)之后按照由先至后的顺序依次包括用醇清洗和干燥。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述清洗为超声波清洗3~8min，所述干燥为用保护性气体吹干。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述保护性气体为氮气和/或氢气。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述清洗用的醇为无水乙醇。
【文档编号】C23C22/63GK103469204SQ201310438484
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】戎海明 申请人:昆山凯诺尔金属制品有限公司