一種防覆冰銅表面的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于銅表面的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防覆冰銅表面的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的防覆冰方法大多基于除冰、融冰思路，如熱力融冰、過(guò)電流融冰、短路融冰、帶負(fù)荷融冰、高頻脈沖電流加熱振蕩、敷設(shè)發(fā)熱導(dǎo)體等，但這些方法不能從根本上解決問(wèn)題，且以大量能耗為代價(jià)；研究發(fā)現(xiàn)，自然界中的荷葉、水稻、蝴蝶等具有超疏水性的生物體表面具有特殊的微觀結(jié)構(gòu)，仿照這種微觀結(jié)構(gòu)，可在固體表面獲得超疏水性；這種固體表面具有自清潔、減阻、耐蝕、抗結(jié)冰等特性；基于此，一些疏水性防結(jié)冰涂料和鍍膜技術(shù)相繼被開(kāi)發(fā)，但這些技術(shù)存在一定局限性，如不易對(duì)形狀復(fù)雜的設(shè)備和零件進(jìn)行涂覆，涂料中有機(jī)溶劑易揮發(fā)，使用壽命較低，真空鍍膜需要一定的真空，不易大規(guī)模生產(chǎn)等；因此，銅表面超疏水性的構(gòu)建成為一個(gè)關(guān)鍵；目前，銅超疏水表面的制備主要有濕化學(xué)刻蝕法、氧化法、電沉積法和浸泡法等方法；如用鹽酸刻蝕并氟化后，銅表面得到了超疏水性；在銅表面氧化得到Cu(0H)2納米管后氟化，得到了超疏水表面；在玻璃表面銦-氧化錫涂層上，通過(guò)兩步電沉積制備的銅納米粒子構(gòu)成的微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，在正辛酸的乙醇溶液中浸泡12 h后呈現(xiàn)出超疏水性；銅片表面浸泡在脂肪酸乙醇溶液中一段時(shí)間形成金屬脂肪酸鹽微簇，具有超疏水性；這些方法雖然都在銅表面制備得到了超疏水性，但仍然存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種純度高的防覆冰銅表面的制備方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下步驟。
[0005]1)噴砂處理；采用棕剛玉砂丸，噴砂處理后的銅片經(jīng)NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用。
[0006]2)表面氧化；將樣品浸入K2S20jPK0H混合水溶液，水浴，取出后清水沖洗，并在烘箱中干燥；表面化學(xué)改性。
[0007]3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱，保溫，取出后空冷即可得到表面FAS改性的銅。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟1)噴砂處理；采用80目棕剛玉砂丸，噴砂壓力0.8 MPa,噴砂時(shí)間3-5 min ；噴砂處理后的銅片經(jīng)6 g.L 1的NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用。
[0009]2)表面氧化；將樣品浸入0.065 mol.L 1的K2S208和2.5 mol.L 1的Κ0Η混合水溶液，60 °C水浴30min，取出后清水沖洗，并在烘箱中180 °C下干燥2 h ;表面化學(xué)改性。
[0010]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，氟硅烷與溶劑的質(zhì)量百分比為1.6%，再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱至250 V，保溫2 h,取出后空冷即可得到表面FAS改性的試銅。
[0011]環(huán)境溫度5 V，冷表面溫度_5 V，相對(duì)濕度77%，采用半導(dǎo)體制冷方式制冷，每2 min通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)結(jié)霜的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并對(duì)采集的圖像進(jìn)行二值化處理，最后從二值化圖像中獲取霜層高度信息。
[0012]本發(fā)明有益效果。
[0013](1)噴砂處理在銅表面構(gòu)筑出了微米級(jí)凹坑及少量絮狀納米結(jié)構(gòu)，表面氧化則在銅片表面制備了均勻的垂直基體表面取向的菊花花瓣?duì)頒uO納米片；銅片經(jīng)噴砂后再表面氧化，便在表面得到了微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，微米級(jí)結(jié)構(gòu)同噴砂處理得到的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，納米結(jié)構(gòu)同表面氧化處理得到的結(jié)構(gòu)類(lèi)似。
[0014](2)噴砂再氟化的銅片表面顯示了較好的疏水特性，表面氧化后再氟化的銅片表面顯示了超疏水特性，但對(duì)水滴的粘著性較大；先后經(jīng)噴砂、表面氧化和氟化處理的銅片表面與水滴的接觸角為161°，滾動(dòng)角為1°。
[0015](3)具有超疏水特性的銅片表面與水滴接觸時(shí)，形成的“氣墊”可減小固體表面與水滴的接觸面積，降低表面與水滴間的熱量交換，從而減緩水分子的凝結(jié)，延緩霜晶的形成，提高銅片表面的抗結(jié)霜性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明包括以下步驟。
[0017]1)噴砂處理采用棕剛玉砂丸，噴砂處理后的銅片經(jīng)NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用。
[0018]2)表面氧化；將樣品浸入K2S20jPK0H混合水溶液，水浴，取出后清水沖洗，并在烘箱中干燥；表面化學(xué)改性。
[0019]3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱，保溫，取出后空冷即可得到表面FAS改性的銅。
[0020]所述步驟1)噴砂處理；采用80目棕剛玉砂丸，噴砂壓力0.8 MPa,噴砂時(shí)間3-5 min ；噴砂處理后的銅片經(jīng)6 g.L 1的NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用。
[0021]2)表面氧化；將樣品浸入0.065 mol.L 1的K2S20s和2.5 mol.L 1的Κ0Η混合水溶液，60 °C水浴30min，取出后清水沖洗，并在烘箱中180 °C下干燥2 h ;表面化學(xué)改性。
[0022]所述步驟3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，氟硅烷與溶劑的質(zhì)量百分比為1.6%,再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱至250 °C，保溫2 h,取出后空冷即可得到表面FAS改性的試銅。
[0023]環(huán)境溫度5 °C ,冷表面溫度-5 °C ,相對(duì)濕度77%，采用半導(dǎo)體制冷方式制冷，每2 min通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)結(jié)霜的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并對(duì)采集的圖像進(jìn)行二值化處理，最后從二值化圖像中獲取霜層高度信息噴砂處理時(shí)，高速砂丸噴射到樣品表面，發(fā)生沖蝕，后彈射脫離，其中有些直接從壓力場(chǎng)邊界逸出，但仍會(huì)有部分砂丸受高速氣體壓力的影響，將重新返回，再次沖蝕樣品表面并脫離，如此反復(fù)；經(jīng)過(guò)砂丸的多次沖擊，噴砂處理在銅片表面形成了較多的微米級(jí)凹坑，呈高低起伏的微米級(jí)丘陵?duì)睢?br>[0024]在這些微米級(jí)結(jié)構(gòu)上存在一些絨毛狀的納米結(jié)構(gòu)，但分布不均勻，且尺寸較??；表面幾乎完全被納米級(jí)的花瓣?duì)罴{米片均勻覆蓋，這些花瓣瓣長(zhǎng)約幾百納米、寬約50-400nm、厚約幾十納米，趨向于垂直基體表面取向；同時(shí)在這些納米結(jié)構(gòu)上還點(diǎn)綴有一些尺寸在1-4 ym的微米球；經(jīng)證實(shí)，這些花瓣?duì)畹募{米片和微米球均為氧化-脫水反應(yīng)生成的單斜相CuO晶體，同噴砂處理后的試樣相比，表面氧化處理制備的試樣的微米級(jí)形貌變化不大，仍呈丘陵?duì)睿贿@些微米級(jí)結(jié)構(gòu)被許多菊花花瓣?duì)畹募{米片完全覆蓋，其形成機(jī)理和形貌均與平滑銅片經(jīng)表面氧化的納米片相同；因此，噴砂后再表面氧化可在銅片表面同時(shí)構(gòu)筑出微米級(jí)丘陵?duì)罱Y(jié)構(gòu)和納米級(jí)花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，與具有超疏水特性的生物體表面的微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)十分類(lèi)似。
[0025]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明、不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明、對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)、在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下、還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換、都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防覆冰銅表面的制備方法，其特征在于本發(fā)明包括以下步驟: .1)噴砂處理；采用棕剛玉砂丸，噴砂處理后的銅片經(jīng)NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用； .2)表面氧化；將樣品浸入K2S20s和K0H混合水溶液，水浴，取出后清水沖洗，并在烘箱中干燥；表面化學(xué)改性； .3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱，保溫，取出后空冷即可得到表面FAS改性的銅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種防覆冰銅表面的制備方法，其特征在于所述步驟1)噴砂處理采用80目棕剛玉砂丸，噴砂壓力0.8 MPa,噴砂時(shí)間3_5 min ;噴砂處理后的銅片經(jīng).6 g.L 1的NaOH溶液和去離子水清洗以去除油脂，隨后烘干備用； 2)表面氧化；將樣品浸入0.065 mol.L 1的K2S20s和2.5 mol.L 1的K0H混合水溶液，60 °C水浴30min，取出后清水沖洗，并在烘箱中180 °C下干燥2 h ;表面化學(xué)改性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種防覆冰銅表面的制備方法，其特征在于所述步驟3)在試管中加入氟硅烷乙醇溶液，氟硅烷與溶劑的質(zhì)量百分比為1.6%，再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中，將密封容器放入箱式電爐中加熱至250 °C，保溫2 h，取出后空冷即可得到表面FAS改性的試銅； 環(huán)境溫度5 °C ,冷表面溫度-5 °C ,相對(duì)濕度77%，采用半導(dǎo)體制冷方式制冷，每.2 min通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)結(jié)霜的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并對(duì)采集的圖像進(jìn)行二值化處理，最后從二值化圖像中獲取霜層高度信息。
【專利摘要】<b>一種防覆冰銅表面的制備方法屬于銅表面的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防覆冰銅表面的制備方法。本發(fā)明提供一種純度高的防覆冰銅表面的制備方法。本發(fā)明包括以下步驟。</b><b>1)</b><b>噴砂處理；采用棕剛玉砂丸</b><b>,</b><b>噴砂處理后的銅片經(jīng)</b><b>NaOH</b><b>溶液和去離子水清洗以去除油脂</b><b>,</b><b>隨后烘干備用；</b><b>2</b><b>）表面氧化；將樣品浸入</b><b>K2S2O8</b><b>和</b><b>KOH</b><b>混合水溶液</b><b>,</b><b>水浴</b><b>,</b><b>取出后清水沖洗</b><b>,</b><b>并在烘箱中干燥；表面化學(xué)改性；</b><b>3</b><b>）</b><b>在試管中加入氟硅烷乙醇溶液</b><b>,</b><b>再將試管和經(jīng)上述處理后的銅片置于密封容器中</b><b>,</b><b>將密封容器放入箱式電爐中加熱</b><b>,</b><b>保溫</b><b>,</b><b>取出后空冷即可得到表面</b><b>FAS</b><b>改性的銅。</b>
【IPC分類(lèi)】C23C22/63, C23C22/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105483688
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410474090
【發(fā)明人】徐麗萍
【申請(qǐng)人】徐麗萍
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日