一步法绿色制备铜基超疏水涂层制造技术

本发明专利技术公开了一步法绿色制备铜基超疏水涂层，包括以下步骤：S1、电极前处理；S2、配置电解液；S3、配置连接改性电解液；S4、电沉积；S5、电沉积后，将样品进行超声清洗、吹干得到铜基超疏水涂层；本发明专利技术通过采用绿色电沉积的手段来制备超疏水铜涂层，也就是采用氯化胆碱

【技术实现步骤摘要】
一步法绿色制备铜基超疏水涂层


[0001]本专利技术涉及表面处理
，具体为一步法绿色制备铜基超疏水涂层。

技术介绍

[0002]近些年来，由于科学发展与工程应用的需要，超疏水涂层得到了广泛的关注。在自然界中，人们观察到许多动物和植物具有超疏水现象，比如荷叶的表面具有良好的超疏水和自清洁能力，从而达到“出淤泥而不染”。与亲水涂层和疏水涂层相比，超疏水涂层具有接触角大于150
°
的明显特点，同时，超疏水涂层还具有明显的自清洁、腐蚀防护、抗雾、防冰、流体减阻、生物医药等功能。
[0003]在科学研究的发展过程中，制备超疏水涂层的方法越来越多，如阳极氧化、溶液浸泡、静电纺丝、喷涂、磁控溅射、溶胶凝胶法、化学刻蚀和电沉积等等。其中电沉积技术是一项比较成熟和廉价的技术，电沉积就是在电解液中，通过电流的作用，使得金属离子在阴极表面被还原成金属涂层，它具有制备工艺简单、成本低、涂层均匀等优点。对于电沉积超疏水涂层而言，又分为一步法和两步法，其中一步法是指直接在电解液中电沉积出超疏水涂层，相比于两步法而言，一步法具有更加简便、便宜的优点。
[0004]电沉积技术的核心在于电解液的选择，大部分人都是在水溶液中电沉积超疏水涂层，虽然在水溶液中电沉积超疏水涂层有着许多优点，比如技术成熟、操作方便、价格便宜等等，但是它的缺点也很明显，如可能会发生水的电解，导致涂层发生氢脆和氢气的产生。还有在水溶液中电沉积超疏水涂层会经常使用H2SO4等强酸来调节pH值，而H2SO4等物质会严重的污染环境，这与如今国家推行的绿色制造相违背。为此，提出一步法绿色制备铜基超疏水涂层。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一步法绿色制备铜基超疏水涂层，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一步法绿色制备铜基超疏水涂层，包括以下步骤：
[0007]S1、电极前处理：首先采用砂纸打磨抛光铜片与铜块，接着对铜片与铜块进行超声清洗，随后用去离子水一次冲洗后放入10wt％盐酸溶液中酸洗，最后采用去离子水二次冲刷、干燥；
[0008]S2、配置电解液：将氯化胆碱和乙二醇按照1:2的摩尔比进行配比来组成离子液体，在70℃下进行连续的磁力搅拌，直至形成无色透明液体，然后将氯化铜添加到乙二醇和氯化胆碱的混合液中，继续在该温度下进行搅拌，直至获得黄色透明的液体；
[0009]S3、配置连接改性电解液：按照2wt％配制硬脂酸
‑
乙醇溶液，混合均匀后，量取一定的硬脂酸
‑
乙醇溶液，加入到S2中黄色透明液体，继续在70℃下搅拌至混合均匀；然后再加入水杨酸，在70℃下搅拌直至形成均匀混合液体；
[0010]S4、电沉积：将电极浸入上述电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，以铜片作为可溶性阳极，以铜块作为工作电极，其中工作电极与对电极平行相对；
[0011]S5、电沉积后，将样品进行超声清洗、吹干得到铜基超疏水涂层。
[0012]优选的：在所述S1中，砂纸打磨抛光时，采用1000#、1500#、2000#SiC砂纸依次打磨，每次打磨时间为1
‑
2min；
[0013]超声清洗溶液为丙酮，清洗时间为10
‑
20min，超声波清洗设备的内槽高度为35
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40cm，底部单块振板，功率保持在0.3
‑
0.5W/cm2；
[0014]放入10wt％盐酸溶液中酸洗的时间为8
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12min。
[0015]优选的：在所述S2中，氯化铜浓度为0.1mol/L
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0.2mol/L。
[0016]优选的：在所述S3中，硬脂酸
‑
乙醇溶液添加量为20ml
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70ml。
[0017]优选的：所述水杨酸添加量为0.01mol/L
‑
0.02mol/L。
[0018]优选的：所述S4中，恒电流密度为3
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9mA/cm2。
[0019]优选的：所述电沉积温度为70℃，电沉积时间为5
‑
20分钟。
[0020]优选的：在所述S5中，超声波清洗时间为10
‑
20min，超声波清洗设备的内槽高度为35
‑
40cm，底部单块振板，功率保持在0.3
‑
0.5W/cm2。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采用绿色电沉积的手段来制备超疏水铜涂层，也就是采用氯化胆碱
‑
乙二醇离子液体作为电沉积过程中的基础电解液。相比于其他制备超疏水涂层的工艺方法，在离子液体中一次性的电沉积超疏水涂层的技术具有更加绿色、节能的优点，工艺重复性更高，参数更易调节，本专利技术绿色、环保和相对较低的能耗，并且体系稳定，工艺参数易控制，这些优点符合当前社会发展和绿色制造的需要，具有更好的市场化运用的前景。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实验例1制备铜基超疏水涂层的滚动角图；
[0023]图2为本专利技术实验例2制备铜基超疏水涂层的滚动角图；
[0024]图3为本专利技术实验例3制备铜基超疏水涂层的滚动角图；
[0025]图4为本专利技术制备方法的流程图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实验例中的附图，对本专利技术实验例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实验例仅仅是本专利技术一部分实验例，而不是全部的实验例。基于本专利技术中的实验例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实验例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]请参阅图1
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4，本专利技术提供一种技术方案：一步法绿色制备铜基超疏水涂层，包括以下步骤：
[0029]S1、电极前处理：首先采用砂纸打磨抛光铜片与铜块，接着对铜片与铜块进行超声清洗，随后用去离子水一次冲洗后放入10wt％盐酸溶液中酸洗，最后采用去离子水二次冲刷、干燥；
[0030]S2、配置电解液：将氯化胆碱和乙二醇按照1:2的摩尔比进行配比来组成离子液体，在70℃下进行连续的磁力搅拌，直至形成无色透明液体，然后将氯化铜添加到乙二醇和氯化胆碱的混合液中，继续在该温度下进行搅拌，直至获得黄色透明的液体；
[0031]S3、配置连接改性电解液：按照2wt％配制硬脂酸
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乙醇溶液，混合均匀后，量取一定的硬脂酸
‑
乙醇溶液，加入到S2中黄色透明液体，继续在70℃下搅拌至混合均匀；然后再加入水杨酸，在70℃下搅拌直至形成均匀混合液体；
[0032]S4、电沉积：将电极浸入上述电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，以铜片作为可溶性阳极，以铜块作为工作电极，其中工作电极与对电极平行相对；
[0033]S5、电沉积后，将样品进行超声清洗、吹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一步法绿色制备铜基超疏水涂层，其特征在于，包括以下步骤：S1、电极前处理：首先采用砂纸打磨抛光铜片与铜块，接着对铜片与铜块进行超声清洗，随后用去离子水一次冲洗后放入10wt％盐酸溶液中酸洗，最后采用去离子水二次冲刷、干燥；S2、配置电解液：将氯化胆碱和乙二醇按照1:2的摩尔比进行配比来组成离子液体，在70℃下进行连续的磁力搅拌，直至形成无色透明液体，然后将氯化铜添加到乙二醇和氯化胆碱的混合液中，继续在该温度下进行搅拌，直至获得黄色透明的液体；S3、配置连接改性电解液：按照2wt％配制硬脂酸
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乙醇溶液，混合均匀后，量取一定的硬脂酸
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乙醇溶液，加入到S2中黄色透明液体，继续在70℃下搅拌至混合均匀；然后再加入水杨酸，在70℃下搅拌直至形成均匀混合液体；S4、电沉积：将电极浸入上述电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，以铜片作为可溶性阳极，以铜块作为工作电极，其中工作电极与对电极平行相对；S5、电沉积后，将样品进行超声清洗、吹干得到铜基超疏水涂层。2.根据权利要求1所述的一步法绿色制备铜基超疏水涂层，其特征在于：在所述S1中，砂纸打磨抛光时，采用1000#、1500#、2000#SiC砂纸依次打磨，每次打磨时间为1
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2min；超声清洗溶液为丙酮，清洗时间为10
‑
20min，超声波清洗设备的内槽高度为35
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【专利技术属性】
技术研发人员：江凡，匡一龙，张书博，朱天麒，刘战辉，吴红艳，杨欣烨，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：