一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法，包括：(1)采用超声清洗方式对金属镍表面进行清洗，将金属镍片表面的油污及杂质去除；(2)配置浓度为10～20wt％盐酸溶液，并将金属镍片置于盐酸溶液中，然后于30℃以上的水浴中进行化学刻蚀，刻蚀时间为21～56h；(3)将刻蚀后的金属镍片取出并冲洗烘干，获得改变湿润性能后的金属镍片。本发明专利技术通过盐酸溶液来对金属镍表面进行刻蚀处理，在金属镍表面形成粗糙的微观结构，从而仅通过提高表面粗糙度的方式来改变金属镍的润湿性能，使金属镍表面的疏水性得到提高，进而有效延长了金属镍在潮湿或含有水蒸气条件下的使用寿命，拓宽镍的应用范围。

Method for changing wettability of metal nickel surface by etching with hydrochloric acid

The invention discloses a method for changing the hydrochloric acid etching, the wetting properties of metal nickel surface includes: (1) using ultrasonic cleaning method to clean the metal surface of nickel, the metal nickel surface oil and impurities removal; (2) concentration is 10 ~ 20wt% hydrochloric acid solution, and the metal nickel piece is arranged in hydrochloric acid solution then, the chemical etching bath to 30 DEG C, the etching time is 21 ~ 56h; (3) the nickel metal etching after washing and drying out, change the wetting property of the metal nickel sheet. The present invention by hydrochloric acid solution of nickel surface etching processing, microstructure formation in rough metal surface of nickel, and only by increasing the surface roughness of the way to change the wettability of metal nickel, the hydrophobic metal nickel surface is improved, and effectively prolongs the service life of the metal nickel in wet or containing water vapor conditions the service life, broaden the scope of application of nickel.

【技术实现步骤摘要】
一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法
本专利技术涉及一种改变金属镍表面润湿性能的方法，具体涉及的是一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法。
技术介绍
材料表面的湿润性，是材料的固有性质之一。所谓湿润就是在固体的表面存在少许液体时，新产生的固–液界面取代了之前的气–固界面的现象。表面的润湿性一般分为两种：亲水性和疏水性。亲水性是指材料对水具有亲合力，一般的无机固体、金属及其氧化物等，其表面张力都较大，常称为高能固体表面，易被液体润湿，具有显著的亲水性。疏水性是指材料对水具有排斥作用，一般具有低表面能的物质，例如氟化物等，都具有显著的疏水性；疏水甚至超疏水表面，由于其在表面自清洁、抗腐蚀、流动减阻及微流体无损输送等方面的潜在应用价值而备受关注。材料表面疏水改性，一般都采用两种途径：1)采用低表面能物质修饰表面，在金属表面形成一个疏水涂层，通常采用一些低表面能或含有疏水基团的有机分子、高聚物等；2)改变表面的微观结构，提高表面粗糙度，从而提高表面的疏水性；当然，某些条件下，也有将上述两种方法结合起来提高材料的疏水性。在金属材料表面润湿性研究中，不经低表面能修饰就制备出疏水表面对于金属的应用有着重要意义；因为，在某些条件下，并不希望引入有机物，而且某些有机物也会带来环境污染，例如，含氟类物质。这就要求只能通过对金属表面结构改性，改变其表面微观形貌，提高表面粗糙度，使其表面呈现多尺度微观结构，由其表面形态、特殊结构的相互耦合作用实现表面的疏水性。如何在金属基体上制备无修饰层疏水表面一直是疏水性能研究中的热点和难点。金属镍具有良好的机械强度和较高的化学稳定性，且镍在空气中不易被氧化，对酸和碱的抗蚀能力很强，通常有机酸、盐酸和碱性溶液等对镍的浸蚀极慢。基于这些优异的性能，金属镍被广泛用于航空、军事、特殊合金、催化剂等领域，但同样的，金属镍也是一种亲水材料。针对镍的疏水改性鲜有报道，目前的相关报道主要有：苗发宏等采用低温水热反应和硬脂酸表面修饰法，在玻璃基片上制备出具有花状微球结构的氢氧化镍超疏水涂层；并以氢氧化镍涂层为前驱体，经过400℃热处理和硬脂酸表面修饰，得到了氧化镍超疏水涂层；田菲菲等利用电镀、化学镀结合的方法在纯铜基体表面制备了镍的纳米结构，获得了超疏水表面。但是这些方案基本上都需要额外引入低表面能物质来提高基体的疏水性能；而不能在不改变基体表面化学组成的情况下，直接提高金属镍表面的疏水性能。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法，适合用于提高金属镍表面疏水性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法，包括以下步骤：(1)采用超声清洗方式对金属镍表面进行清洗，将金属镍片表面的油污及吸附的杂质去除，具体清洗过程为：(a)利用无水乙醇对金属镍片表面超声清洗10min以上；(b)取出金属镍片，并用无水以纯冲洗三遍，然后将金属镍片浸泡在30℃、1M的NaOH溶液中，浸泡时间为30min以上；(c)将金属镍片在30℃、1M的NaOH溶液中超声30min以上；(d)将金属镍片取出，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20min；(e)取出金属镍片，用无水乙醇冲洗三遍，然后于室温条件下进行风干；(2)利用36％～38％的盐酸和去离子水配置浓度为10～20wt％盐酸溶液，并将金属镍片置于盐酸溶液中，然后于30℃以上的水浴中进行化学刻蚀，刻蚀时间为21～56h，并且在刻蚀过程中，每隔1h翻转一次金属镍片表面；(3)将刻蚀后的金属镍片取出并冲洗烘干，获得湿润性能改变后的金属镍片。具体地说，所述步骤(3)包括以下步骤：(3a)取出金属镍片，并用去离子水冲洗；(3b)冲洗后置于无水以纯中，并于30℃条件下超声清洗10min，再用无水乙醇冲洗三遍；(3c)冲洗后置于去离子水中，并于30℃条件下超声清洗10min，再用去离子水冲洗三遍；(3d)将冲洗后的金属镍片置于40℃的加热板上缓慢烘干，烘干过程中每5min翻转一次金属镍片表面，烘干时间为30min。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术工艺简单、操作便捷、对原料和设备要求低，其通过采用简单的盐酸化学刻蚀工艺，将金属镍与盐酸溶液发生化学反应，在金属表面形成特殊的结构和形貌，提高表面粗糙度，从而有效增强了金属镍表面的疏水性。本专利技术由于不需要对金属镍表面进行修饰，因而生成的疏水表面也不会改变金属镍自身化学成分和化学性质，不影响其后续使用。(2)本专利技术对金属镍表面进行清洗分为两步，第一步碱洗可以将加工过程中产生的油污、表面吸附质去除掉，第二步直接通过酸刻蚀，可以将金属镍片表面生成的氧化层去除，不需要额外设法去除其表面的氧化层，节约了时间和成本。并且，在盐酸刻蚀过程中，生成的产物H2和Ni2+、Cl-对环境的影响不大，不会带来严重的污染；同时，在刻蚀过程中，通过翻面，可使镍片两面都与盐酸反应，从而使镍片两面的润湿性接近，不至于差距太大，影响后续使用。(3)本专利技术性价比高、实用性强、重复性和选择性好，非常具有应用前景，适于在航空、军事、特殊合金、催化剂等领域中推广应用。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。图2为10.2wt％盐酸溶液30℃刻蚀42h的静态接触角测量图。图3为15.03wt％盐酸溶液30℃刻蚀42h的静态接触角测量图。图4为20.0wt％盐酸溶液30℃刻蚀42h的静态接触角测量图。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。实施例如图1所示，本专利技术提供了一种改变金属镍表面润湿性能的方法，其主要采用了盐酸刻蚀的方式，结合清洗工艺，改变金属镍表面的湿润性能，提高其疏水性。本专利技术主要流程如下：(1)采用超声清洗方式对金属镍表面进行清洗，将金属镍片表面的油污及吸附的杂质去除，具体清洗过程为：(a)利用无水乙醇对金属镍片表面超声清洗10min以上；(b)取出金属镍片，并用无水乙醇冲洗三遍，然后将金属镍片浸泡在30℃、1M的NaOH溶液中，浸泡时间为30min以上；(c)将金属镍片在30℃、1M的NaOH溶液中超声30min以上；(d)将金属镍片取出，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20min；(e)取出金属镍片，用无水乙醇冲洗三遍，然后于室温条件下进行风干；(2)利用36％～38％的盐酸和去离子水配置浓度为10～20wt％盐酸溶液，并将金属镍片置于盐酸溶液中，然后于30℃以上的水浴中进行化学刻蚀，刻蚀时间为21～56h，并且在刻蚀过程中，每隔1h翻转一次金属镍片表面；(3)取出金属镍片，并用去离子水冲洗；(4)冲洗后置于无水乙醇中，并于30℃条件下超声清洗10min，再用无水乙醇冲洗三遍；(5)冲洗后置于去离子水中，并于30℃条件下超声清洗10min，再用去离子水冲洗三遍；(6)将冲洗后的金属镍片置于40℃的加热板上缓慢烘干，烘干过程中每5min翻转一次金属镍片表面，烘干时间为30min。下面以几个试验案例对本专利技术技术效果进行阐述。试验案例选用纯度为99.99％的高纯镍片，尺寸为10mm×10mm×1mm。案例1金属镍表面清洗：首先将金属镍片置于含有15ml无水乙醇的烧杯中，超声清洗10min，取出用无水乙醇反复冲洗3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用超声清洗方式对金属镍表面进行清洗，将金属镍片表面的油污及吸附的杂质去除，具体清洗过程为：(a)利用无水乙醇对金属镍片表面超声清洗10min以上；(b)取出金属镍片，并用无水以纯冲洗三遍，然后将金属镍片浸泡在30℃、1M的NaOH溶液中，浸泡时间为30min以上；(c)将金属镍片在30℃、1M的NaOH溶液中超声30min以上；(d)将金属镍片取出，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20min；(e)取出金属镍片，用无水乙醇冲洗三遍，然后于室温条件下进行风干；(2)利用36％～38％的盐酸和去离子水配置浓度为10～20wt％盐酸溶液，并将金属镍片置于盐酸溶液中，然后于30℃以上的水浴中进行化学刻蚀，刻蚀时间为21～56h，并且在刻蚀过程中，每隔1h翻转一次金属镍片表面；(3)将刻蚀后的金属镍片取出并冲洗烘干，获得湿润性能改变后的金属镍片。

【技术特征摘要】
1.一种盐酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用超声清洗方式对金属镍表面进行清洗，将金属镍片表面的油污及吸附的杂质去除，具体清洗过程为：(a)利用无水乙醇对金属镍片表面超声清洗10min以上；(b)取出金属镍片，并用无水以纯冲洗三遍，然后将金属镍片浸泡在30℃、1M的NaOH溶液中，浸泡时间为30min以上；(c)将金属镍片在30℃、1M的NaOH溶液中超声30min以上；(d)将金属镍片取出，分别用丙酮和无水乙醇各自超声清洗20min；(e)取出金属镍片，用无水乙醇冲洗三遍，然后于室温条件下进行风干；(2)利用36％～38％的盐酸和去离子水配置浓度为10～20wt％盐酸溶液，并将金属镍片置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱晓静，罗德礼，唐涛，雷强华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51