本發(fā)明屬于表面疏水材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種新型超疏水性金屬鍍層及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬的腐蝕給我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失，其中大氣腐蝕引起的損失最為嚴(yán)重，占腐蝕總量的一半以上。大氣腐蝕通常是有金屬表面所形成的濕氣膜(水膜)造成的，因此通過表面技術(shù)賦予金屬表面疏水的功能特性是抵御惡劣大氣環(huán)境造成腐蝕的有效手段。超疏水材料作為一種新型的功能材料，由于水滴在其表面呈現(xiàn)出無法滑動(dòng)鋪展而保持球型滾動(dòng)狀的特性，因而兼具自清潔、防污染、防腐蝕、防霧等諸多功能，在建筑、生物科技、交通運(yùn)輸及微量分析等諸多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前金屬表面制備超疏水涂鍍層的大多使用低表面能有機(jī)物進(jìn)行表面修飾。而有機(jī)化合物的化學(xué)、熱力學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性差，很難保證其使用壽命，這成為制約超疏水表面在工程中應(yīng)用的主要原因。因此，開發(fā)無需使用有機(jī)物而直接實(shí)現(xiàn)表面超疏水的新型涂鍍層在工程應(yīng)用領(lǐng)域都具有深遠(yuǎn)的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有超疏水表面制備技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可規(guī)?；a(chǎn)的新型超疏水金屬鍍層及其制備方法。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種工程用超疏水金屬鍍層的制備方法，包括如下步驟

(1)鍍液的配制：

將一定量的檸檬酸鹽作為絡(luò)合劑溶于水中，充分?jǐn)嚢韬笠来渭尤胍欢康逆圎}、銅鹽，并加入適量甘氨酸和鎢酸鹽，最后用硫酸和氨水調(diào)節(jié)ph值控制在4～10的范圍內(nèi)，即得到鍍液；

(2)鍍層的制備：

將上述鍍液置于電解槽中，并以工程中常用的金屬工件經(jīng)過清洗、除銹及吹干后作為陰極，以鎳片作為陽極，采用直流電沉積或者脈沖電沉積方式電鍍得到電鍍層。

作為本發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(1)中鍍液量至少為1l，且鍍液中各組分的含量為：檸檬酸鈉20～200g/l、鎢酸鈉2～500g/l、硫酸鎳2～200g/l、硫酸銅0.1～10g/l、溴化鈉1～50g/l、氯化銨1～60g/l以及甘氨酸0.1～10g/l。

作為本發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述鍍液的ph值調(diào)節(jié)為7.5或8。

作為本發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(2)中的金屬工件包括低碳鋼或紫銅工件。

作為本發(fā)明對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選，步驟(2)中電鍍過程陰極電流密度控制在2～8a/dm²，鍍液溫度控制在20～60℃，電鍍液時(shí)間為0.5～2個(gè)小時(shí)。

本發(fā)明還提供一種上述的工程用超疏水金屬鍍層的制備方法所制備得到的工程用超疏水金屬鍍層。

進(jìn)一步地，所述超疏水金屬鍍層包含鎳、鎢、銅、碳、氧元素及雜質(zhì)元素，其中鍍層中鎳含量為20～70wt.％；鎢含量為5～60wt.％；銅含量為0.1～10wt.％；碳含量0～10wt.％；氧含量0～12wt.％；其余為雜質(zhì)元素。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明所制備的鍍層主要含有鎳、鎢和銅元素，鍍層不僅具有超疏水的特性，且本身的耐腐蝕性能優(yōu)異，可有效用于工程防腐領(lǐng)域。

(2)本發(fā)明利用直流電鍍或脈沖電鍍的方法在工程用的金屬材料表面制備一層大面積的金屬鍍層。所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝過程穩(wěn)定可控，且可以大面積生產(chǎn)，適合工程應(yīng)用。

(3)本發(fā)明使用電沉積法“一步”即可實(shí)現(xiàn)超疏水表面的制備，不使用有機(jī)物修飾的制備工藝既簡(jiǎn)化了制備工藝，又保證了鍍層的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中超疏水金屬鍍層與水接觸角示意圖；

圖2為實(shí)施例2中超疏水金屬鍍層與水接觸角示意圖。

其中，1—水滴，2—鍍層。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，依次將260g硫酸鎳，360g檸檬酸鈉，33g硫酸銅，204g溴化鈉，260g氯化銨，980g鎢酸鈉，10g甘氨酸加入到去離子水中配制成10l的鍍液，并通過硫酸和氨水將鍍液的ph值調(diào)節(jié)至8。

本實(shí)施例中采用低碳鋼作為陰極基體，拋光清洗后采用直流電沉積的方法進(jìn)行電鍍，陰極電流密度為4a/dm²,電鍍時(shí)間為60分鐘。如圖1所示，將所沉積的表面鍍層2清洗后烘干后即呈現(xiàn)出超疏水的特性，水滴1在其表面的接觸角為153±2°。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，使用290g硫酸鎳，320g檸檬酸鈉，44g硫酸銅，180g溴化鈉，200g氯化銨，980g鎢酸鈉以及15g甘氨酸加入到去離子水中配制成10l的鍍液，并通過硫酸和氨水將鍍液的ph值調(diào)節(jié)至8。

本實(shí)施例中采用紫銅為陰極基體，拋光清洗后采用脈沖電沉積的方法進(jìn)行電鍍，陰極電流密度為5a/dm²,占空比為0.6，電鍍時(shí)間為90分鐘。如圖2所示，將所沉積的表面鍍層2清洗后烘干后即呈現(xiàn)出超疏水的特性，水滴1在其表面的接觸角為151±2°。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種工程用超疏水金屬鍍層的制備方法，屬于表面疏水材料制備領(lǐng)域，包括如下步驟(1)鍍液的配制：將一定量的檸檬酸鹽作為絡(luò)合劑溶于水中，充分?jǐn)嚢韬笠来渭尤胍欢康逆圎}、銅鹽，并加入適量甘氨酸和鎢酸鹽，最后用硫酸和氨水調(diào)節(jié)pH值控制在4～10的范圍內(nèi)，即得到鍍液；(2)鍍層的制備：將上述鍍液置于電解槽中，并以工程中常用的金屬工件經(jīng)過清洗、除銹及吹干后作為陰極，以鎳片作為陽極，采用直流電沉積或者脈沖電沉積方式電鍍得到電鍍層。本發(fā)明中的超疏水金屬鍍層不僅具有超疏水的特性，且本身的耐腐蝕性能優(yōu)異，可有效用于工程防腐領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：周瓊宇;冷翔;歐平;王小芬;齊亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.26
技術(shù)公布日：2017.10.03