本发明涉及金属材料加工技术领域，尤其涉及一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法。
背景技术：
自然界中的生物在长期的生命净化和自然选择中，某些器官具备了一些特殊结构。超疏水性的表面即是其中的一种，它是指与水的接触角大于150°，滑动角小于10°的表面。由于其结构性质导致了该表面具备自净能力，这引起了广泛关注，是近年来比较活跃的研究领域之一。它在工业生产和人们的日常生活中有极其广阔的应用前景。比如超疏水表面可以用来防冰雪、防污染、防腐蚀、抗氧化和自净等等。
超疏水表面制备技术不断发展，出现了大量的制备方法，如阳极氧化法、电化学沉积法、刻蚀法、溶液浸泡法、溶胶-凝胶法、电纺丝法和自组装法等。国内的研究工作人员采用无机物、金属、高分子材料等多种原料对制备超疏水材料进行了研究。采用溶胶-凝胶法在处理过的织物上构筑了粗糙的微纳米结构，从而使得织物表面具有超疏水性。经研究发现，所制备的超疏水性织特表面能有效抑制细菌的生长、繁殖，具有非常明显的抗菌性。采用溶胶-凝胶法，制备了透明超疏水涂层。该涂层具有较好的防雾性，可应用于汽车或飞机的玻璃上，在极端天气情况下能起到很好的防雾作用，维持较好的能见度。人们在对铝基材料进行阳极氧化处理使其表面粗糙，再利用氟涂料进行低表面能修饰，获得了最优的疏水效果，可在水下航行器减小阻力方面进行很好的应用。但是超疏水金属表面的实际应用尚未达到工业化，许多问题尚待解决。一方面，许多研究是基于贵金属，且大多数超疏水表面化学性质不稳定，在极端恶劣的环境中容易受到破坏，造成其表面超疏水性的丧失。另一方面，很多基于构筑表面粗糙度的方法工艺复杂、难以控制且成本较高，并不适宜大规模生产。如水热合成法、化学气相沉积法、化学刻蚀法等。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，具有结构简单，采用喷嘴连续喷射沉积，在常温常压下，可以直接制备得到所需要尺寸的超疏水性表面。且具有操作方便、工序简单和成本低廉特点，解决现有结构复杂、成本高和工序繁琐的问题。
本发明提供如下技术方案：一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽和机床，所述机床上安装有电沉积室，所述电沉积室的内部设置有阴极铜板，所述机床内腔的顶部设置有阳极紫铜，所述阳极紫铜的一端通过导线与数控单脉冲电源的一端电连接，所述数控单脉冲电源的另一端通过导线与阴极铜板电连接，所述阳极紫铜的底部设置有喷嘴，所述电解液槽位于机床的一侧，所述电解液槽的内部设置有电动磁力搅拌器，所述电解液槽的内腔中与离心泵的输出端连接，所述离心泵的输入端和喷嘴之间通过流量调节阀连接，所述机床的一侧设置有计算机，所述计算机的输出端与步进电机控器的输入端电连接，所述步进电机控器的输出端与喷嘴的输入端电连接。
优选的，所述包括以下步骤：
s1)通过电动磁力搅拌器将电解液槽内的电解液混合均匀并对电解液槽内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在35～40℃，电解液温度保持在35～40℃。
2)然后通过离心泵将电解液槽内的电解液抽送到电沉积室。
3)再采用阴极铜板，阳极紫铜，将阴极铜板和阳极紫铜与数控单脉冲电源连接；电解混合液通过电沉积室底部的回流口回流到电解液槽中，完成电解混合液循环过程。
4)打开数控单脉冲电源，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机上mach软件对喷嘴运动进行控制，使喷嘴沿x轴方向匀速运动，往复运动2-10遍，得到具有微小突起的铜镀层。
5)将得到的铜镀层放入0.03-1.12mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡1.5-3.8h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
优选的，所述电解液槽内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
本发明提供了一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法。具备以下有益效果：该装置装置结构简单，利用该装置采用窄缝喷嘴连续喷射沉积，在常温常压下，可以直接制备得到所需要尺寸的超疏水性表面，且装置及工艺方法操作方便、工序简单、成本低廉。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1电动磁力搅拌器、2电解液槽、3离心泵、4电沉积室、5阴极铜板、6流量调节阀、7阳极紫铜、8数控单脉冲电源、9机床、10计算机、11步进电机控器、12喷嘴。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽2和机床9，机床9上安装有电沉积室4，电沉积室4的内部设置有阴极铜板5，机床9内腔的顶部设置有阳极紫铜7，阳极紫铜7的一端通过导线与数控单脉冲电源8的一端电连接，数控单脉冲电源8的另一端通过导线与阴极铜板5电连接，阳极紫铜7的底部设置有喷嘴12，电解液槽2位于机床9的一侧，电解液槽2的内部设置有电动磁力搅拌器1，电解液槽2的内腔中与离心泵3的输出端连接，离心泵3的输入端和喷嘴12之间通过流量调节阀6连接，机床9的一侧设置有计算机10计算机10的输出端与步进电机控器11的输入端电连接，步进电机控器11的输出端与喷嘴12的输入端电连接。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，包括以下步骤：
s1)通过电动磁力搅拌器1将电解液槽2内的电解液混合均匀并对电解液槽2内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在35℃，电解液温度保持在35℃。
s2)然后通过离心泵3将电解液槽2内的电解液抽送到电沉积室4。
s3)再采用阴极铜板5，阳极紫铜7，将阴极铜板5和阳极紫铜7与数控单脉冲电源8连接；电解混合液通过电沉积室4底部的回流口回流到电解液槽2中，完成电解混合液循环过程。
s4)打开数控单脉冲电源8，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机10上mach软件对喷嘴12运动进行控制，使喷嘴12沿x轴方向匀速运动，往复运动2遍，得到具有微小突起的铜镀层。
s5)将得到的铜镀层放入0.03mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡1.5h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，电解液槽2内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
实施例2
一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽2和机床9，机床9上安装有电沉积室4，电沉积室4的内部设置有阴极铜板5，机床9内腔的顶部设置有阳极紫铜7，阳极紫铜7的一端通过导线与数控单脉冲电源8的一端电连接，数控单脉冲电源8的另一端通过导线与阴极铜板5电连接，阳极紫铜7的底部设置有喷嘴12，电解液槽2位于机床9的一侧，电解液槽2的内部设置有电动磁力搅拌器1，电解液槽2的内腔中与离心泵3的输出端连接，离心泵3的输入端和喷嘴12之间通过流量调节阀6连接，机床9的一侧设置有计算机10计算机10的输出端与步进电机控器11的输入端电连接，步进电机控器11的输出端与喷嘴12的输入端电连接。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，包括以下步骤：
s1)通过电动磁力搅拌器1将电解液槽2内的电解液混合均匀并对电解液槽2内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在35.8℃，电解液温度保持在35.9℃。
s2)然后通过离心泵3将电解液槽2内的电解液抽送到电沉积室4。
s3)再采用阴极铜板5，阳极紫铜7，将阴极铜板5和阳极紫铜7与数控单脉冲电源8连接；电解混合液通过电沉积室4底部的回流口回流到电解液槽2中，完成电解混合液循环过程。
s4)打开数控单脉冲电源8，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机10上mach软件对喷嘴12运动进行控制，使喷嘴12沿x轴方向匀速运动，往复运动4遍，得到具有微小突起的铜镀层。
s5)将得到的铜镀层放入0.05mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡1.8h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，电解液槽2内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
实施例3
一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽2和机床9，机床9上安装有电沉积室4，电沉积室4的内部设置有阴极铜板5，机床9内腔的顶部设置有阳极紫铜7，阳极紫铜7的一端通过导线与数控单脉冲电源8的一端电连接，数控单脉冲电源8的另一端通过导线与阴极铜板5电连接，阳极紫铜7的底部设置有喷嘴12，电解液槽2位于机床9的一侧，电解液槽2的内部设置有电动磁力搅拌器1，电解液槽2的内腔中与离心泵3的输出端连接，离心泵3的输入端和喷嘴12之间通过流量调节阀6连接，机床9的一侧设置有计算机10计算机10的输出端与步进电机控器11的输入端电连接，步进电机控器11的输出端与喷嘴12的输入端电连接。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，包括以下步骤：
s1)通过电动磁力搅拌器1将电解液槽2内的电解液混合均匀并对电解液槽2内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在36℃，电解液温度保持在36℃。
s2)然后通过离心泵3将电解液槽2内的电解液抽送到电沉积室4。
s3)再采用阴极铜板5，阳极紫铜7，将阴极铜板5和阳极紫铜7与数控单脉冲电源8连接；电解混合液通过电沉积室4底部的回流口回流到电解液槽2中，完成电解混合液循环过程。
s4)打开数控单脉冲电源8，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机10上mach软件对喷嘴12运动进行控制，使喷嘴12沿x轴方向匀速运动，往复运动6遍，得到具有微小突起的铜镀层。
s5)将得到的铜镀层放入0.062mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡1.9h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，电解液槽2内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
实施例4
一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽2和机床9，机床9上安装有电沉积室4，电沉积室4的内部设置有阴极铜板5，机床9内腔的顶部设置有阳极紫铜7，阳极紫铜7的一端通过导线与数控单脉冲电源8的一端电连接，数控单脉冲电源8的另一端通过导线与阴极铜板5电连接，阳极紫铜7的底部设置有喷嘴12，电解液槽2位于机床9的一侧，电解液槽2的内部设置有电动磁力搅拌器1，电解液槽2的内腔中与离心泵3的输出端连接，离心泵3的输入端和喷嘴12之间通过流量调节阀6连接，机床9的一侧设置有计算机10计算机10的输出端与步进电机控器11的输入端电连接，步进电机控器11的输出端与喷嘴12的输入端电连接。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，包括以下步骤：
s1)通过电动磁力搅拌器1将电解液槽2内的电解液混合均匀并对电解液槽2内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在37℃，电解液温度保持在37℃。
s2)然后通过离心泵3将电解液槽2内的电解液抽送到电沉积室4。
s3)再采用阴极铜板5，阳极紫铜7，将阴极铜板5和阳极紫铜7与数控单脉冲电源8连接；电解混合液通过电沉积室4底部的回流口回流到电解液槽2中，完成电解混合液循环过程。
s4)打开数控单脉冲电源8，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机10上mach软件对喷嘴12运动进行控制，使喷嘴12沿x轴方向匀速运动，往复运动8遍，得到具有微小突起的铜镀层。
s5)将得到的铜镀层放入0.5mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡2.6h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，电解液槽2内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
实施例5
一种制备金属基超疏水性表面的装置，包括电解液槽2和机床9，机床9上安装有电沉积室4，电沉积室4的内部设置有阴极铜板5，机床9内腔的顶部设置有阳极紫铜7，阳极紫铜7的一端通过导线与数控单脉冲电源8的一端电连接，数控单脉冲电源8的另一端通过导线与阴极铜板5电连接，阳极紫铜7的底部设置有喷嘴12，电解液槽2位于机床9的一侧，电解液槽2的内部设置有电动磁力搅拌器1，电解液槽2的内腔中与离心泵3的输出端连接，离心泵3的输入端和喷嘴12之间通过流量调节阀6连接，机床9的一侧设置有计算机10计算机10的输出端与步进电机控器11的输入端电连接，步进电机控器11的输出端与喷嘴12的输入端电连接。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，包括以下步骤。
s1)通过电动磁力搅拌器1将电解液槽2内的电解液混合均匀并对电解液槽2内部的电解混合液进行加热，将其温度设定在40℃，电解液温度保持在40℃。
s2)然后通过离心泵3将电解液槽2内的电解液抽送到电沉积室4。
s3)再采用阴极铜板5，阳极紫铜7，将阴极铜板5和阳极紫铜7与数控单脉冲电源8连接；电解混合液通过电沉积室4底部的回流口回流到电解液槽2中，完成电解混合液循环过程。
s4)打开数控单脉冲电源8，调节电流密度超过437.5a/dm2，然后通过计算机10上mach软件对喷嘴12运动进行控制，使喷嘴12沿x轴方向匀速运动，往复运动10遍，得到具有微小突起的铜镀层。
s5)将得到的铜镀层放入1.12mol/l乙醇-十六酸溶液浸泡3.8h后取出，用清水对其表面进行清洗后晾干即可得到超疏水性铜表面。
一种制备金属基超疏水性表面的装置及工艺方法，电解液槽2内部电解液成分为：硫酸铜(cuso4·5h2o)250g/l；硫酸(h2so4)50g/l；其余为蒸馏水。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。