阅读说明：本技术 具有超疏水微纳米表面结构的宽幅金属模板的制造方法 (Manufacturing method of wide metal template with super-hydrophobic micro-nano surface structure ) 是由 李国柱 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有超疏水微纳米表面结构的金属模板的制造方法,包括如下步骤：步骤一、选择玻璃基板,所述玻璃基板至少一侧面上具有超疏水微纳米表面结构,利用蒸馏水对玻璃基板进行清洗；步骤二、通过化学镀方法在玻璃基板上进行化学镀并在玻璃基板的具有超疏水微纳米表面结构的侧面上形成金属镀层；步骤三、采用电镀方法对已被化学镀方法处理过的玻璃基板进行电镀,从而加厚金属镀层；步骤四、电镀结束之后脱模,并对金属镀层进行清洗；步骤五、对清洗之后的金属镀层进行钝化处理,该方法通过玻璃基板高效地制造具有大面积的超疏水微纳米表面结构的金属模板。(The invention discloses a method for manufacturing a metal template with a super-hydrophobic micro-nano surface structure, which comprises the following steps: selecting a glass substrate, wherein at least one side surface of the glass substrate is provided with a super-hydrophobic micro-nano surface structure, and cleaning the glass substrate by using distilled water; step two, carrying out chemical plating on the glass substrate by a chemical plating method and forming a metal coating on the side surface of the glass substrate with the super-hydrophobic micro-nano surface structure; electroplating the glass substrate treated by the chemical plating method by adopting an electroplating method, thereby thickening the metal plating layer; step four, demolding after the electroplating is finished, and cleaning the metal coating; and fifthly, passivating the cleaned metal coating, and efficiently manufacturing the metal template with the large-area super-hydrophobic micro-nano surface structure through the glass substrate.)

具有超疏水微纳米表面结构的宽幅金属模板的制造方法

技术领域

本发明属于模具制造技术领域，尤其涉及一种具有超疏水微纳米表面结构的金属模板的制造方法。

背景技术

多年以来科学家在荷叶等自然界多种超疏水现象的启发下，研究了各种各样的超疏水微纳米材料，并将超疏水微纳米材料喷涂在薄膜基材的表面，从而在薄膜的表面形成具有超疏水微纳米表面结构的涂层，因此具有很好的疏水自清洁，防污染、耐热，耐酸碱等性能，与此同时，通过超疏水微纳米材料表面喷涂处理的薄膜基材在耐磨、耐老化方面存在缺陷，并且超疏水微纳米材料表面喷涂处理工艺无法保证高效、环保地生产薄膜基材，因此，目前国内研究方向转向直接制造具有超疏水微纳米表面结构的薄膜基材。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:提供一种具有超疏水微纳米表面结构的金属模板的制造方法，基于此金属模板才实现薄膜基材大批量工业化生产的目的，以解决通过超疏水微纳米材料表面喷涂工艺造成薄膜基材在耐磨、耐老化方面存在的缺陷以及生产效率低、污染的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有超疏水微纳米表面结构的金属模板的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、选择玻璃基板，所述玻璃基板至少一侧面上具有超疏水微纳米表面结构，利用蒸馏水对玻璃基板进行清洗；

步骤二、通过化学镀方法在玻璃基板上进行化学镀并在玻璃基板的具有超疏水微纳米表面结构的侧面上形成金属镀层，所述玻璃基板和金属镀层紧密结合，以将玻璃基板侧面上的超疏水微纳米表面结构复刻至金属镀层上；

步骤三、采用电镀方法对已被化学镀方法处理过的玻璃基板进行电镀，从而加厚金属镀层；

步骤四、电镀结束之后脱模，即，将玻璃基板与电镀之后的金属镀层进行分离，并对金属镀层进行清洗；

步骤五、对清洗之后的金属镀层进行钝化处理。

此方法可高效地实现通过玻璃基板制造大面积的金属模板，从而制造大面积的具有超疏水微纳米表面结构的薄膜基材。

进一步的，所述步骤二中，化学镀方法为化学镀银方法，它的基本化学过程是用转化糖还原银的化学反应，反应式表示为：

C₆H₁₂O₆+2[Ag(NH₃)₂]OH＝C5H₁₁O₅COONH₄+3NH₃+2Ag↓+H₂O；

所述化学镀银方法步骤具体包括：第一步，通过敏化剂对玻璃基板表面敏化；第二步，通过在镀液中浸渍实现银的沉积。通过敏化处理玻璃基板被镀面吸附一层易于氧化的金属离子，能引发金属银的快速均匀沉积，并增加玻璃基板与镀层的结合强度。

进一步的，所述敏化剂为氯化亚锡溶液。

进一步的，所述步骤三中，通过电镀的方法在金属镀层上镀镍。镍合金在硬度和化学稳定度都具有良好的性能。

进一步的，所述步骤四中，对脱模之后的金属镀层去边，去除复刻率不良的边沿，以提高金属镀层的复刻良率。

与现有工艺相比，本发明的有益效果是：通过玻璃基板高效地制造具有大面积的超疏水微纳米表面结构的金属模板，基于金属模板将其表面的微纳米物理结构复刻到薄膜基材上，此工艺方法可以大批量、高效地制造薄膜基板，并且耐磨、耐腐蚀性强，使用寿命长，成本低。

附图说明

图1所示为电镀之后的玻璃基板与金属镀层的结合构造；

图2所示为玻璃基板与金属镀层的脱模过程。

图中，1、玻璃基板；2、金属镀层。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1和图2所示，一种具有超疏水微纳米表面结构的金属模板的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、选择玻璃基板1，所述玻璃基板至少一侧面上具有超疏水微纳米表面结构，利用蒸馏水对玻璃基板进行清洗；

步骤二、通过化学镀方法在玻璃基板上进行化学镀并在玻璃基板的具有超疏水微纳米表面结构的侧面上形成金属镀层2，所述玻璃基板和金属镀层紧密结合，以将玻璃基板侧面上的超疏水微纳米表面结构复刻至金属镀层2上；

步骤三、采用电镀方法对已被化学镀方法处理过的玻璃基板进行电镀，从而加厚金属镀层；

步骤四、电镀结束之后脱模，即，将玻璃基板与电镀之后的金属镀层进行分离，并对金属镀层进行清洗；

步骤五、对清洗之后的金属镀层进行钝化处理。

此方法可高效地实现通过玻璃基板制造大面积的金属模板，从而制造大面积的具有超疏水微纳米表面结构的薄膜基材。

进一步的，所述步骤二中，化学镀方法为化学镀银方法，它的基本化学过程是用转化糖还原银的化学反应，反应式表示为：

C₆H₁₂O₆+2[Ag(NH₃)₂]OH＝C5H₁₁O₅COONH₄+3NH₃+2Ag↓+H₂O；

所述化学镀银方法步骤具体包括：第一步，通过敏化剂对玻璃基板表面敏化，通过敏化处理玻璃基板被镀面吸附一层易于氧化的金属离子，能引发金属银的快速均匀沉积，并增加玻璃基板与镀层的结合强度；第二步，通过在镀液中浸渍实现银的沉积，如表1，镀液的化学成分以及化学镀温度和时间控制。

化学成分	浓度(g/L)
		硝酸银	4
氢氧化钠	7
		氨水	适量
葡萄糖	10
		化学镀温度	5～10℃
化学镀时间	5～10min

表1

值得说明的是，本发明中化学镀方法不仅限于化学镀银方法，还可以采用化学镀镍等的方法。

优选的，所述敏化剂为氯化亚锡溶液，所述氯化亚锡溶液敏化效果好，但不限于本实施例列举的敏化剂种类。

进一步的，所述步骤三中，通过电镀的方法在金属镀层上镀镍。镍合金在硬度和化学稳定度都具有良好的性能。

常规的电镀镍方法需要设备如下：直流电源、镍阳极、电镀槽、过滤泵、镀液温控装置、阴极移动装置，如表2，电镀液的化学成分以及温度和电流密度的参数控制。

化学成分	浓度(g/L)
		氨基磺酸镍	500～600
氯化镍	3～4
		硼酸	35～40
十二烷基硫酸钠	0.1
		糖精钠	0.02
电镀温度	50℃
		电流密度	3～6A/d㎡
PH	4

表2

进一步的，所述步骤四中，对脱模之后的金属镀层去边，边沿的金属镀层比较薄，与玻璃基板结合强度不良，会造成超疏水微纳米表面结构的复刻率的良率低于中间金属镀层的复刻率，因此，去除复刻率不良的边沿，以提高金属镀层的复刻良率。

所述步骤五中的钝化剂的化学成分以及钝化处理的温度和时间控制，如表3。

化学成分	浓度(g/L)
		重铬酸钾	3.5
温度	25℃
		时间	30sec

表3

通过玻璃基板高效地制造具有大面积的超疏水微纳米表面结构的金属模板，又通过金属模板将其表面的微纳米物理结构复刻到薄膜基材上，此工艺方法可以大批量、高效地制造薄膜基板，并且耐磨、耐腐蚀性强，使用寿命长，成本低。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。