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一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu-Ni纳米复合涂层的制备方法技术

技术编号:35761003 阅读:20 留言:0更新日期:2022-11-26 19:11
本发明专利技术属于金属表面防护涂层技术领域,具体涉及一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于金属表面防护涂层
,具体涉及一种超疏水性的耐海水腐蚀和抗海生物污损的TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层材料制备方法。

技术介绍

[0002]工程中使用的绝大多数黑色和有色金属材料,在暴露于海洋环境中时,都非常容易发生生物污损和微生物诱导腐蚀。传统的三丁基锡、铅、砷、铜及其衍生物的防污涂料通常不环保,也不能提供长期的保护。金属基电沉积层因难于兼顾防腐和防污需求,其在海洋环境中的应用也往往受限。
[0003]铜镍合金具有良好的耐海水腐蚀和海生物污损性能,在海洋工程领域有广泛应用。TiO2纳米粒子具有光催化活性,是性能优异的广谱防污抑菌剂。人们发现,将抗微生物纳米粒子嵌入到合适的金属基体中,可使纳米粒子

金属复合涂层在防腐和防污方面有广阔的应用前景。
[0004]TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层制备方法可采用电沉积法、热喷涂法和磁控溅射法等。其中纳米复合电沉积技术具有工艺简单,成本低,镀层组织致密细小、纳米陶瓷粒子分散均匀、镀层硬度高、耐磨耐蚀性好等一系列优点。目前,采用纳米复合电沉积技术在金属表面制备纳米陶瓷粒子/单一金属纳米复合涂层的报道很多,例如SiC/Ni

P、Al2O3/Ni、WC/Cu、MoS2/Ni、TiO2/Ni等,主要应用为耐蚀耐磨防护涂层,而应用于防污涂层的报道则很稀少。
[0005]除材料表面应具有抗菌防污成分外,通常,防止生物污损的途径还有两个:一是通过表面设计,使表面超亲水,让固体表面优先选择与水接触而不是生物体;二是减少固体表面与水的接触面积,使表面超疏水,阻止或延缓生物膜的吸附。理论上,超疏水表面结构是有利于改善材料的耐蚀性的。目前,对金属表面具有防腐性能的超疏水表面的研究尚很少。本专利技术采用纳米复合电沉积技术制备TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层,通过低表面能物质修饰使涂层表面呈现出超疏水性。所制备涂层不仅具有强防污成分组合TiO2、Cu和Ni,还具有生物膜不易附着的超疏水结构,因此,该涂层不仅具有优异的耐海生物污损性能,还呈现出良好的耐海水腐蚀性能,可作为高效、持久、环保型防腐防污涂层,应用于涉海材料或产品。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种在金属表面制备超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的方法。该涂层不仅具有超疏水性,还具有高效、持久的耐海水腐蚀和抗海洋微生物污损性能。
[0007]一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,所述一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,包括如下步骤:1、基体前处理:将金属试件用200#~1200#水砂纸研磨至平整镜面、丙酮除油、活化处理及蒸馏水清洗后,备用;
2、涂层制备:将经前处理的金属试件浸入含有TiO2纳米粒子和铜、镍金属离子的电镀液中,采用纳米复合电沉积工艺,在金属试件表面制备TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层。所述电镀液组分为:22.5 g/L五水合硫酸铜,75 g/L六水合硫酸镍,70 g/L二水合柠檬酸三钠,0.35 g/L十二烷基硫酸钠和6 g/L~12 g/L二氧化钛纳米粒子,用氢氧化钠和硫酸稀溶液将所述电镀液的pH值调到6。所述纳米复合电沉积工艺为:直流电源,电流密度为7.5 mA/cm2~12.5 mA/cm2,沉积温度为45 ℃~60 ℃,沉积时间为45 min~90 min,机械搅拌速度为350转/分,阳极材料为70Cu30Ni板;电沉积前,电镀液需经超声波震荡1 h~2 h,以使TiO2分散均匀;3、表面修饰:将步骤2所获纳米复合涂层试件浸入硬脂酸乙醇溶液中进行表面修饰,取出后用蒸馏水清洗并冷风吹干,即得到所述超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层。所述表面修饰工艺为:溶液成分为10 g/L~20 g/L硬脂酸乙醇溶液,温度为室温,处理时间为12 h~15 h。
[0008]所述的一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,铁基和铜基合金基体试件用室温的5%(质量分数)硫酸活化处理1 min~2 min,铝基合金基体试件用室温的5%(质量分数)盐酸活化处理1 min~1.5 min。
[0009]所述的一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,其所述的TiO2纳米粒子为锐钛矿型,平均粒径5 nm~30 nm。
[0010]本专利技术的有益效果是:采用本专利技术所述方法制备的超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层,由TiO2/Cu

Ni纳米复合电沉积涂层和低表面能修饰层构成,TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层结构致密、组织细小(CuNi合金的晶粒尺寸约为15 nm左右),在海水中缓释的Cu、Ni离子与光催化TiO2纳米粒子可单独或协同防海生物附着,具有安全、高效的防污特性;涂层表面上的低表面能修饰层具有超疏水特性,接触角超过150
°
,其超疏水结构不仅使海生物难于附着,而且硬脂酸铜本身也有良好的防污特性,致使复合涂层防污效果高效、持久。腐蚀实验结果显示,该复合涂层在海水中浸泡48小时后,其极化电阻仍未有下降,塔菲尔曲线测试后涂层表面的接触角仅降低3%左右,表明所述涂层具有极佳的耐海水腐蚀性能和良好的疏水稳定性。
具体实施方式
[0011]实施例1一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,包括如下步骤:1、基体前处理:将碳钢Q235试件用200#~1200#水砂纸研磨至平整镜面、丙酮除油、室温的5%(质量分数)硫酸活化处理1 min及蒸馏水清洗后,备用;2、涂层制备:将经前处理的金属试件浸入含有TiO2纳米粒子和铜、镍金属离子的电镀液中,采用纳米复合电沉积工艺,在金属试件表面制备TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层。所述电镀液组分为:22.5 g/L五水合硫酸铜,75 g/L六水合硫酸镍,70 g/L二水合柠檬酸三钠,0.35 g/L十二烷基硫酸钠和6.5 g/L二氧化钛纳米粒子,用氢氧化钠和硫酸稀溶液将所述电镀液的pH值调到6。所述的TiO2纳米粒子为锐钛矿型,平均粒径10 nm。所述纳米复合电沉积工艺为:直流电源,电流密度为8 mA/cm2,沉积温度为48 ℃,沉积时间为90 min,机械搅
拌速度为350转/分,阳极材料为70Cu30Ni板;电沉积前,电镀液需经超声波震荡2 h,以使TiO2分散均匀;3、表面修饰:将步骤2所获纳米复合涂层试件浸入硬脂酸乙醇溶液中进行表面修饰,取出后用蒸馏水清洗并冷风吹干,即本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,所述一种超疏水性的耐蚀防污TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层的制备方法,包括如下步骤:(1)基体前处理:将金属试件用200#~1200#水砂纸研磨至平整镜面、丙酮除油、活化处理及蒸馏水清洗后,备用;(2)涂层制备:将经前处理的金属试件浸入含有TiO2纳米粒子和铜、镍金属离子的电镀液中,采用纳米复合电沉积工艺,在金属试件表面制备TiO2/Cu

Ni纳米复合涂层;所述电镀液组分为:22.5 g/L五水合硫酸铜,75 g/L六水合硫酸镍,70 g/L二水合柠檬酸三钠,0.35 g/L十二烷基硫酸钠和6 g/L~12 g/L二氧化钛纳米粒子,用氢氧化钠和硫酸稀溶液将所述电镀液的pH值调到6;所述纳米复合电沉积工艺为:直流电源,电流密度为7.5 mA/cm2~12.5 mA/cm2,沉积温度为45 ℃~60 ℃,沉积时间为45 min~120 min,机械搅拌速度为3...

【专利技术属性】
技术研发人员:贺春林池坪礁杨锡芃于济豪孙宇海漩凌云鹤冯海东马国峰
申请(专利权)人:沈阳大学
类型:发明
国别省市:

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