一种提高金属表面疏水性的表面处理方法
阅读说明：本技术 一种提高金属表面疏水性的表面处理方法 (Surface treatment method for improving metal surface hydrophobicity ) 是由 刘喆 周为 吴浩 朱建丽 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于新材料技术领域,涉及一种新型的提高金属表面疏水性的表面处理方法,主要适用于以铜为代表的金属表面进行使用,用于增强其疏水性,加强其在实际状况中的应用。本处理方式主要通过先利用蒸发技术沉积部分氧化膜,再经过预处理、粗化,防氧化处理等步骤,从而形成疏水性表面。具有操作简单,疏水效果明显,可连续化生产等优点。(The invention belongs to the technical field of new materials, and relates to a novel surface treatment method for improving the hydrophobicity of a metal surface, which is mainly suitable for being used on the metal surface represented by copper, and is used for enhancing the hydrophobicity and enhancing the application of the metal surface in actual conditions. The treatment method is mainly characterized in that a part of oxide film is deposited by using an evaporation technology, and then the hydrophobic surface is formed through steps of pretreatment, coarsening, anti-oxidation treatment and the like. Has the advantages of simple operation, obvious hydrophobic effect, continuous production and the like.)
技术领域
本发明属于新材料技术领域，涉及一种新型的提高金属表面疏水性的表面处理方法。
背景技术
疏水性是指反液体在固体表面铺展的能力，是固体表面的重要特征之一，随着时代的发展和科学的进步，各行各业对于特殊表面性能材料的需求也越来越多，而改变材料本身性质通常来说较为难以实现且不具有普适性，通常来说，通过对于金属表面进行相应的表面处理能够使得其具有一定的疏水特性。通常来说，以化学腐蚀和电镀的处理方式较多，但现有技术具有成本较高和不适应连续化生产等特点。
发明内容
本发明的目的是：提出一种新型的提高金属表面疏水性的表面处理方法。，且能满足材料表面对于疏水性的要求。
本发明的技术方案是：
一种提高金属板表面疏水性的处理方法，首先将金属板放置在温度较高的环境中，并通以较高温度的水蒸气，从而使其形成一层粗糙的氧化膜，再利用试剂对金属板表面进行预处理，之后进行金属版表面一次粗化和二次粗化，最后进行一次和二次粗化后的金属版表面进行防氧化处理并烘干，从而完成表面处理。
进一步，金属板的玻璃基体与水蒸气进行反应，生成氧化膜，所述的氧化膜为ZrO2氧化膜。
进一步，所述的环境的温度为150℃－180℃，水蒸气的温度为150℃－180℃，目的是提高金属板表面与水蒸气的氧化反应效率，使氧化膜较易成形。
进一步，对金属板表面预处理的具体方式为将金属板表面置于硫酸与三氯化烷－甲苯溶液的混合溶液中，在30℃－40℃的温度条件下，浸泡8～15s从而完成预处理。
进一步，硫酸的浓度为100～120g/L，三氯化烷－甲苯溶液的浓度为20～25g/L。
进一步，一次粗化的过程是将预处理好后的金属板晾至表面无液体残留，将其放入含有硫酸铜和少量银离子的混合溶液中，置于25～30℃的室温下，在一定电流密度的条件中浸泡4－5s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留。
进一步，混合溶液中铜离子浓度为12～15g/L，硫酸为100～120g/L，混合溶液中电流密度为25～40A/dm2。
进一步，二次粗化是将一次粗化后的金属板加入硫酸铜溶液以及有机添加剂的混合溶液中浸泡，置于45～50℃的室温下，在一定电流密度的条件中浸泡9－11s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留。
进一步，混合溶液中铜离子浓度为25～35g/L，硫酸为100～120g/L，混合溶液中电流密度为15～25A/dm2，有机添加剂为氟化聚甲基氢硅烷溶液，其浓度为2～4g/L。
进一步，防氧化处理并烘干具体是：在室温条件下，将二次粗化后的金属板放置于Na2Cr2O5和参杂少量锌离子的混合溶液中浸泡2－4s，浸泡前，调节混合溶液呈强酸性或强碱性，之后，将金属板放入200～400℃的环境中烘干4－6s即可完成表面处理。
具体实施方式
具体的实施方式为：
表面处理方式首先是采用蒸发技术为其镀上氧化膜。具体方式为首先在玻璃基体的表面在空气中通以较高的温度和水蒸气从而使其形成一层粗糙的ZrO2氧化膜，随后用低表面物质对其进行表面修饰，从而得到超疏水膜并将其转移至金属表面，完成第一层疏水膜的搭建。
随后进行预处理，预处理的具体方式为将金属表面置于100～120g/L的硫酸与主要由三氯化烷－甲苯溶液(20～25g/L)的溶液中，在30℃以上40℃以下的室温中浸泡8～15s从而完成预处理。
一次粗化的过程则是将预处理好后的金属板晾至表面无液体残留后将其放入含有硫酸铜(铜离子约12～15g/L，硫酸约100～120g/L)和少量银离子的混合溶液(银离子约0.01～0.10g/L)的溶液中，于25～30℃的室温下在25～40A/dm2的条件中浸泡约5s，随后将其取出并花费少许时间晾至表面几乎无液体残留
二次粗化是将上述金属板加入硫酸铜溶液(铜离子25～35g/L，硫酸100～120g/L)以及有机添加剂(主要为氟化聚甲基氢硅烷，2～4g/L)的混合溶液中浸泡，其中应于45～50℃及15～25A/dm2的条件下浸泡约10s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留。
再进行防氧化的步骤，即为将其放置于Na2Cr2O5(5～8g/L)参杂少量锌离子(0.2～0.4g/L)的溶液中在PH为3～4或11～12的环境下进行浸泡。其中应于室温且2～5A/dm2的条件下浸泡约3s左右即可。
完成上述步骤后将其放入200～400℃的环境中烘干5s左右即可完成表面处理。
实施例一：
在玻璃基体的表面在空气中通以较高的温度和水蒸气从而使其形成一层粗糙的ZrO2氧化膜，随后用低表面物质对其进行表面修饰；随后金属表面置于100g/L的硫酸与主要由20g/L的三氯化烷－甲苯溶液组成的溶液中，在30℃的环境下浸泡8s；随后将其晾至表面无液体残留后将其放入含有硫酸铜(铜离子12g/L，硫酸100g/L)和少量银离子的混合溶液(银离子约0.03g/L)的溶液中，于25℃的室温下在28A/dm2的条件中浸泡5s，随后将其取出并花费少许时间晾至表面几乎无液体残留；再将上述金属板加入硫酸铜溶液(铜离子25g/L，硫酸100g/L)以及有机添加剂(主要为氟化聚甲基氢硅烷，2g/L)的混合溶液中浸泡，其中于45℃及15A/dm2的条件下浸泡10s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留；最后将其放置于Na2Cr2O5(5g/L)参杂少量锌离子(0.2g/L)的溶液中在PH为3.7的环境下进行浸泡。其中环境为室温且3A/dm2的条件下浸泡3s得到处理后的金属表面。经验证，其疏水性得到了提高。
实施例二：
在玻璃基体的表面在空气中通以较高的温度和水蒸气从而使其形成一层粗糙的ZrO2氧化膜，随后用低表面物质对其进行表面修饰；随后金属表面置于110g/L的硫酸与主要由20g/L的三氯化烷－甲苯溶液组成的溶液中，在30℃的环境下浸泡8s；随后将其晾至表面无液体残留后将其放入含有硫酸铜(铜离子15g/L，硫酸110g/L)和少量银离子的混合溶液(银离子约0.05g/L)的溶液中，于25℃的室温下在28A/dm2的条件中浸泡5s，随后将其取出并花费少许时间晾至表面几乎无液体残留；再将上述金属板加入硫酸铜溶液(铜离子30g/L，硫酸110g/L)以及有机添加剂(主要为氟化聚甲基氢硅烷，3g/L)的混合溶液中浸泡，其中于45℃及15A/dm2的条件下浸泡10s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留；最后将其放置于Na2Cr2O5(5g/L)参杂少量锌离子(0.2g/L)的溶液中在PH为11.3的环境下进行浸泡。其中环境为室温且3A/dm2的条件下浸泡3s得到处理后的金属表面。经验证，其疏水性得到了提高。
实施例三：
在玻璃基体的表面在空气中通以较高的温度和水蒸气从而使其形成一层粗糙的ZrO2氧化膜，随后用低表面物质对其进行表面修饰；随后金属表面置于120g/L的硫酸与主要由20g/L的三氯化烷－甲苯溶液组成的溶液中，在30℃的环境下浸泡8s；随后将其晾至表面无液体残留后将其放入含有硫酸铜(铜离子15g/L，硫酸120g/L)和少量银离子的混合溶液(银离子约0.1g/L)的溶液中，于25℃的室温下在28A/dm2的条件中浸泡5s，随后将其取出并花费少许时间晾至表面几乎无液体残留；再将上述金属板加入硫酸铜溶液(铜离子35g/L，硫酸120g/L)以及有机添加剂(主要为氟化聚甲基氢硅烷，3g/L)的混合溶液中浸泡，其中于45℃及15A/dm2的条件下浸泡10s，随后将其取出并晾至表面几乎无液体残留；最后将其放置于Na2Cr2O5(5g/L)参杂少量锌离子(0.4g/L)的溶液中在PH为11.3的环境下进行浸泡。其中环境为室温且3A/dm2的条件下浸泡3s得到处理后的金属表面。经验证，其疏水性得到了提高。
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