一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面的制备方法。包括刻蚀液的制备、黄铜的预处理、化学刻蚀构建表面粗糙度及在黄铜粗糙表面自组装超疏水膜等4个步骤，最终得到一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面。本发明专利技术的一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面的制备方法由于采用双氧水和盐酸混合液为刻蚀液对黄铜表面刻蚀构建表面粗糙度，是一种比较简单，廉价易控制的方法；且通过本发明专利技术的制备方法最终所得的黄铜，由于黄铜表面含有一定量的硬脂酸分子，从而使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及一种通过简单的化学刻蚀法和自组装技术在黄铜表面制备超疏水表面的方法。
技术介绍
黄铜因其优异的传热和耐蚀性能，广泛应用于火力发电机组和海上军事工程中的热交换系统。但是在实际的使用过程中，因为冷却水特别是海水中的侵蚀性离子(如Cl-) 的存在，黄铜往往会发生比较严重的腐蚀问题，给生产带来巨大的经济损失。常用的防腐蚀方法(如添加水处理缓蚀剂)存在环境污染，投加量大等等弊端。超疏水膜表面处理技术是近年来涌现出的一种新型防腐蚀技术，超疏水表面对于金属材料可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化以及降低摩擦系数的效果。通过一定的制备方法使金属表面由亲水转变为超疏水态，在金属防腐蚀领域以及现实生产生活中具有重要的应用价值和广阔的应用前旦O目前，关于超疏水的制备方法存在操作复杂、设备特殊、耗时过长，稳定性差等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的为了解决上述的技术问题而提供，即通过简单的化学刻蚀法和自组装技术在黄铜表面制备超疏水表面。一般地，制备超疏水表面需要具备两个条件首先是在表面上构建有一定粗糙度的微观结构；其次是物质的表面具有很低的表面自由能。化学刻蚀构建表面粗糙度是一种比较简单，廉价易控制的方法，是超疏水表面制备最常用的方法之一。本专利技术的技术方案，包括如下步骤(1)、刻蚀液的制备将H2A稀释成Iwt. %，再加入浓度为35-37wt. %的盐酸形成刻蚀液，使刻蚀液中HCl体积分数为0. 1% ；(2)、黄铜的预处理将黄铜依次经 #、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮液中用超声波清洗机清洗5min左右后，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂； (3 )、化学刻蚀构建表面粗糙度将步骤(2 )预处理后的黄铜浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，室温下刻蚀30-90min，优选60min，刻蚀后经超声波清洗5min，干燥后既得具有表面粗糙度的黄铜； (4 )、在黄铜粗糙表面自组装超疏水膜将步骤(3)所得的具有表面粗糙度的黄铜放入预先配置好的浓度为0. 02-0. 2mol/L, 优选0. lmol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35°C下浸泡6_72h，优选24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入40°C的烘箱中，干燥5min后取出，即得一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面。上述所得的黄铜基超疏水表面，其接触角可达123-151°，在3. 5%(w) NaCl水溶液中表现出了很好的防腐蚀效果，缓蚀效率n达到了 99%。本专利技术的有益效果本专利技术的，由于采用双氧水和盐酸混合液为刻蚀液对黄铜表面刻蚀构建表面粗糙度，是一种比较简单，廉价易控制的方法；且通过本专利技术的制备方法最终所得的黄铜，由于黄铜表面含有一定量的硬脂酸分子， 从而使所得的超疏水表面具有较强的耐腐蚀性能。附图说明图la、不同刻蚀时间下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的 Nyquist 图图lb、不同刻蚀时间下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的极化曲线图2、刻蚀时间与疏水膜的润湿性关系图图3a、不同自组装时间下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist图图3ai、自组装时间为空白、6h、iai下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist图图北、不同自组装时间下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt.%的NaCl水溶液中的极化曲线图4、自组装时间与疏水膜润湿性关系图图fe、不同硬脂酸浓度下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的Nyquist图图恥、不同硬脂酸浓度下制备的黄铜疏水表面在3. 5wt.%的NaCl水溶液中的极化曲线图6、硬脂酸浓度与疏水膜润湿性关系7、黄铜表面的扫面电镜照片图8a、各种黄铜表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的NyquistSa1、空白表面、化学刻蚀不经自组装的黄铜表面的Nyquist图； 图8b、各种黄铜表面在3. 5wt. %的NaCl水溶液中的极化曲线图9a、黄铜超疏水表面在放大500倍下的表面形貌图％、黄铜超疏水表面在放大1000倍下的表面形貌图9c、黄铜超疏水表面在放大3000倍下的表面形貌图10a、水滴在黄铜空白表面上稳定的存在形态图10b、水滴在黄铜超疏水表面上稳定的存在形态图11、黄铜表面的EDS能谱图。具体实施例方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。本专利技术的一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面形貌表征的测定方法用扫描电子显微镜(SU-1500，日本Hitachi公司)观察试样的表面形貌，并通过能谱分析仪(EMAX，日本HORIBA公司)测出黄铜表面各种元素的含量。再通过表面张力测试仪(K100-MK2型，德国KRUSS公司)测量水滴在超疏水表面的接触角，同时利用JC2000C表征水滴在黄铜表面稳定存在的形态。电化学分析交流阻抗测试和极化曲线的测量都在三电极体系中完成，工作电极为已构建疏水膜的黄铜电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极(SCE)。电化学测试采用仪器为EG&G公司的恒电位仪Potentiostat/Galvanostat Model 273A和锁相放大器Model 1025 LOCK IN AMPLIFIER。交流阻抗测量使用PRAC M398，其系统频率范围为100 kHz -0. 05 Hz，交流激励信号峰值为5 mV;极化曲线扫描范围-0.15、. 15 V (vs. 0CP)，扫描速度为1 mV/s。缓蚀效率(η%) 按照如下公式计算权利要求1.，其特征在于包括如下步骤(1)、刻蚀液的制备将H2A稀释成Iwt. %，再加入浓度为35-37wt. %的盐酸形成刻蚀液，使刻蚀液中HCl体积分数为0. 1% ；(2)、黄铜的预处理将黄铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮液中用超声波清洗机清洗5min左右， 清洗后再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；(3 )、化学刻蚀构建表面粗糙度将步骤(2 )预处理后的黄铜浸入到步骤(1)所得的刻蚀液中，室温下刻蚀30-90min，刻蚀后经超声波清洗5min，干燥后既得具有表面粗糙度的黄铜；(4 )、在黄铜粗糙表面自组装超疏水膜将步骤(3)所得的具有表面粗糙度的黄铜放入预先配置好的浓度为0. 02-0. 2mol/L的硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35°C下浸泡6-7 后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入40°C的烘箱中，干燥5min后取出，即得一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面。2.如权利要求1所述的，其特征在于步骤(3)所述的室温下刻蚀时间优选60min。3.如权利要求2所述的，其特征在于步骤(4)所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度优选0. lmol/L。4.如权利要求3所述的，其特征在于步骤(4)所述的在温度为35°C下浸泡时间优选为Mh。5.如权利要求1、2、3或4所述的所得的黄铜基超疏水表面，其特征在于其接触角可达123-151°。全文摘要本专利技术公开了。包括刻蚀液的制备、黄铜的预处理、化学刻蚀构建表面粗糙度及在黄铜粗糙表面自组装超疏水膜等4个步骤，最终得到一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面。本专利技术的由于采用双氧水和盐酸混合液为刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）、刻蚀液的制备将Ｈ２Ｏ２稀释成１ｗｔ．％，再加入浓度为３５－３７ｗｔ．％的盐酸形成刻蚀液，使刻蚀液中ＨＣｌ体积分数为０．１％；（２）、黄铜的预处理将黄铜依次经１＃、３＃、６＃金相砂纸打磨后，在丙酮液中用超声波清洗机清洗５ｍｉｎ左右，清洗后再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；（３）、化学刻蚀构建表面粗糙度将步骤（２）预处理后的黄铜浸入到步骤（１）所得的刻蚀液中，室温下刻蚀３０－９０ｍｉｎ，刻蚀后经超声波清洗５ｍｉｎ，干燥后既得具有表面粗糙度的黄铜；（４）、在黄铜粗糙表面自组装超疏水膜将步骤（３）所得的具有表面粗糙度的黄铜放入预先配置好的浓度为０．０２－０．２ｍｏｌ／Ｌ的硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为３５℃下浸泡６－７２ｈ后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入４０℃的烘箱中，干燥５ｍｉｎ后取出，即得一种具有耐蚀性能的黄铜超疏水表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐群杰，邓先钦，云虹，潘红涛，刘明爽，周罗增，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31