一种白铜超疏水表面的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，设及一种白铜超疏水表面的制备方法，尤其设及一种具有 耐蚀性能的白铜超疏水表面的制备方法。
【背景技术】
[0002] 白铜是一种非常重要的工程金属材料，因其高强度、高硬度及优异的传热和耐蚀 性能，在海船制造业中可制作高溫、高压和高速条件下工作的冷凝器和恒溫器的管材；此 夕F，其也可用作潮湿条件下和强腐蚀介质中工作的仪表零件W及医疗器械、工业器皿、艺术 品、电讯工业零件、蒸汽配件和水管配件、日用品W及弹黃管和黃片等，但是在运些恶劣环 境中的耐蚀性能差影响了设备的整体性能的运转，因此有关于铜合金腐蚀方面的研究越来 越至关重要、而且维护费用昂贵。常用的防护方法往往对于介质中的强腐蚀性不具有很好 的防腐蚀效果，而且还存在一些环境污染问题。
[0003] 超疏水表面处理技术是一种新型防腐蚀技术，超疏水表面对于金属材料可W起到 自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化W及降低摩擦系数的效果。需要说明的是，超疏水表面是 自然界常见的自然现象，例如，当水滴落在荷叶上时，水与荷叶形成接近170°的接触角，聚 集成珠状而不铺展，极度疏水。水滴在荷叶表面上可W实现自由滚动，当水滴（如雨水、露 水等）滚动时，可W将附着在表面上的灰尘等污染物带走，从而使表面保持清洁，运样的表 面为荷叶效应表面，又称超疏水表面。
[0004] 然而，目前关于白铜超疏水表面的构筑方法少之又少，而且运些方法通常都 存在处理工序复杂，成本较高，稳定性较差等缺点。针对现有技术的不足，申请号为 201210554123. 0的中国发明专利公布了一种具有超疏水表面的白铜B30及其制备方法，所 述的具有超疏水表面的白铜B30,即首先通过浓度为5wt. %的盐酸&〇2溶液在经预处理的 白铜B30表面进行简单的化学刻蚀法，然后再通过自组装技术在经化学刻蚀后的白铜B30 表面组装成一层硬脂酸膜。上述专利公布的技术方案在制备白铜超疏水表面的过程中，包 括刻蚀液的制备、白铜B30的预处理、化学刻蚀构建表面粗糖度及在白铜粗糖表面自组装 硬脂酸四个步骤，制备所得的具有超疏水表面的白铜B30具有较高的防腐性能。然而，上述 专利技术制备所得的超疏水表面的缓蚀效率和阻抗值相对不足，并且针对稳定性能也没有 特定描述。相反，本发明相对于上述专利在疏水性、缓蚀效率W及超疏水膜的阻抗值等方 面均有提升，例如，本发明制备的白铜超疏水表面的疏水接触角由152.8°提升至153° ; 缓蚀效率由96. 7%提升至99. 8% ;在3. 5wt%的化Cl水溶液中浸泡12天的腐蚀效率仍有 98.5%。同时，在阻抗值方面，上述专利展示其超疏水表面的阻抗值接近2XIO4Ohms,本发 明的超疏水膜表面阻抗值约为6XIO6Ohms,浸泡12天后阻抗值依然接近2XIO6Ohms,具有 相对较低的阻抗值。
【发明内容】
阳0化]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种绿色环保，处理 工序简单，成本低，稳定性好的白铜超疏水表面的制备方法，用W解决现有技术中的白铜超 疏水表面技术存在的处理工序复杂、成本较高、稳定性较差的技术问题。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] 一种白铜超疏水表面的制备方法，该方法是W氨水溶液作为刻蚀液，将白铜先进 行预处理，W除去表面油污及油脂，随后，用刻蚀液对预处理后的白铜进行化学刻蚀，再经 般烧处理，制得具有粗糖结构的白铜表面，最后再置于硬脂酸的乙醇溶液中，浸泡，在白铜 粗糖表面自组装生成超疏水膜，后经过滤，洗涂，干燥，即制得所述的白铜超疏水表面。
[0008] 一种白铜超疏水表面的制备方法，该方法具体包括W下步骤：
[0009] (1)刻蚀液的制备：配制质量浓度为10-20%的氨水溶液，作为刻蚀液；
[0010] 似白铜的预处理：将白铜经打磨处理后，置于丙酬中，超声清洗，过滤，再依次用 无水乙醇、去离子水冲洗，W除去白铜表面油污和油脂；
[0011] (3)化学刻蚀：将经预处理后的白铜置于刻蚀液中，进行化学刻蚀，刻蚀后经超声 清洗，干燥，备用； 阳〇1引 （4)般烧处理：将经化学刻蚀后的白铜转移至马弗炉中，进行般烧处理，待般烧结 束后，即制得具有粗糖结构的白铜表面；
[0013] (5)在白铜粗糖表面自组装生成超疏水膜：将经般烧处理的白铜置于硬脂酸的乙 醇溶液中，浸泡，过滤，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，随后置于烘箱中干燥，即制得所 述的白铜超疏水表面。
[0014] 步骤（2)所述的打磨处理为：将白铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨。
[0015] 步骤（3)所述的化学刻蚀的条件为：于60-65°C恒溫水浴条件下刻蚀30-120min。
[0016] 优选地，步骤做所述的化学刻蚀的条件为：于60°C恒溫水浴条件下刻蚀30min。
[0017] 步骤（4)所述的般烧处理的条件为：于300-400°C恒溫般烧20min。
[0018] 优选地，步骤（4)所述的般烧处理的条件为：于340°C恒溫般烧20-30min。
[0019] 步骤妨所述的硬脂酸的乙醇溶液中，硬脂酸的摩尔浓度为0. 02-0.Imol/L。
[0020] 优选地，步骤（5)所述的硬脂酸的乙醇溶液中，硬脂酸的摩尔浓度为0.1mol/L。 阳02U 步骤妨所述的浸泡的条件为：于25-30°C浸泡5-15h。 阳0巧优选地，步骤妨所述的浸泡的条件为：于25°C浸泡lOh。 阳02引步骤妨所述的干燥的条件为：于35-42°C干燥3-8min。
[0024] 采用所述的方法制备所得的白铜超疏水表面对水的接触角为153°。
[0025] 本发明中，采用氨水溶液作为刻蚀液，在进行化学刻蚀时，其机理如下：
[0026] 4化+8畑3+〇2+2&0 = 4 [Cu (畑3)2] OH (1) 阳0八]2CU+8NH3+O2巧&0 = 2[Cu(NHs)4] (OH)2似
[0028] 本发明采用氨水溶液作为刻蚀液具有W下优点：
[0029] 一方面，氨水化学刻蚀的过程中非常溫和，能有效控制白铜表面的形貌变化；另一 方面，氨水的成本较其他化学刻蚀液更为低廉。
[0030] 经刻蚀后的白铜表面的微纳米粗糖结构的化在高溫般烧条件下，发生氧化反应， 生成化2〇,此时在铜表面覆盖的都是化2〇晶体。发生如下反应：
[0031] 4Cu+〇2=2Cu2〇(3)
[0032] 在白铜粗糖表面自组装生成超疏水膜的过程中，经般烧处理的白铜表面出现化2〇 微纳米结构与CHs(CHz)IeCOOH分子发生反应，从而在白铜表面生成了铜的脂肪酸盐，反应如 下， 阳0；33] C1I2O+2CH3(CHz)ieCOOH= 2Cu[CHs(CHz)leCOO] 2+&0 (4)
[0034] 本发明制备所得的白铜超疏水表面在模拟海水溶液中浸泡=天后，其表面对水的 接触角可保持在151°，缓蚀率能达到99. 8%，继续浸泡到12天后，仍表现出非常好的耐蚀 性能，其缓蚀率n达到了 88. 5%。
[0035] 本发明采用氨水溶液为刻蚀液对白铜表面刻蚀，再经高溫般烧构建表面粗糖度， 能强烈吸附硬脂酸分子，从而使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能，是一种比较简 单，廉价易控制的方法，通过本发明的制备方法最终所得的白铜超疏水表面具有较高的防 腐性能。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有W下特点：
[0037] 1)采用将化学刻蚀和高溫般烧处理相结合的方法，在白铜表面构建表面粗糖度， 能强烈吸附硬脂酸分子，使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能；
[0038] 2)制备工艺简单，条件溫和，成本较低，稳定性较高，绿色环保，制备所得的白铜超 疏水表面，其接触角可达153°，具有优异的耐蚀性能。
【附图说明】
[0039] 图1为白铜疏水表面在3. 5wt. %的化Cl水溶液中浸泡不同时间的Nyquist图； W40] 图2为白铜疏水表面在3. 5wt. %的化Cl水溶液中浸泡不同时间的极化曲线；
[0041] 图3为1500倍率下空白白铜空白表面形貌表征图；
[0042] 图4为具有超疏水表面的白铜表面在放大1500倍率下的表面形貌图；
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