CN102335651A - 一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法 - Google Patents

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CN102335651A CN2011102247857A CN201110224785A CN102335651A CN 102335651 A CN102335651 A CN 102335651A CN 2011102247857 A CN2011102247857 A CN 2011102247857A CN 201110224785 A CN201110224785 A CN 201110224785A CN 102335651 A CN102335651 A CN 102335651A
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Abstract

本发明公开一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法。即包括刻蚀液的配制、黄铜的预处理、黄铜表面的刻蚀及黄铜表面自组装等4个步骤,最终得到一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜。本发明的制备方法所得的具有超疏水表面的黄铜，其超疏水表面的接触角可达158°，缓蚀效率可达到97.3%。

Description

一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，属于电化学领域。
背景技术
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，循环冷却水浓缩倍率的增大或者冷却介质中存在侵蚀性离子就会造成黄铜管道发生严重的腐蚀问题，给生产和生活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）由于存在环境污染，投加量大等等弊端，面临着很多亟待解决的问题。因此，有必要研究和发展新型的防腐蚀方法，超疏水表面处理技术就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景。
目前，关于超疏水还存在以下问题，如：制备过程复杂、设备特殊、耗时长，超疏水表面成本高、易老化、稳定性差等等不足。化学刻蚀法和自组装技术联合制备超疏水表面是目前研究较多的一种制备工艺。但是，大部分的研究都针对于制备工艺进行了报道，对于将其引入到防腐蚀领域中，具体到黄铜在海水中的防腐蚀领域中还没有研究过。
发明内容
本发明的目的为了解决黄铜在海水环境中发生腐蚀的问题，而提供一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法。
本发明的技术方案
一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为4.8～20%(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将黄铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的黄铜放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下反应15～90min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的黄铜放入预先配置好的0.02-0.2 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡6-72 h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即得一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜。
本发明所用的硬脂酸为分析纯，分子式为C18H36O2，结构式为CH3-(CH2)16-COOH。
本发明的有益效果
本发明的一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，采用构建具有表面粗糙度的超疏水膜结构，使黄铜表面形成一层“气垫”，达到使腐蚀介质与基体隔离的效果，从而达到了防腐蚀的效果，其缓蚀效率可达到97.3%。最终所得的具有超疏水表面的黄铜，其超疏水表面的接触角可达158°。
附图说明
图1a、实施例1所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%(w)NaCl水溶液中的Nyquist图；
图1b、实施例1所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%(w)NaCl水溶液中的极化曲线；
图2a、实施例2所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；
图2b、实施例2所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线；
图3a、实施例3所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；
图3b、实施例3所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中的极化曲线；
图4a、实施例4所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图；
图4b、实施例4所得黄铜电极的超疏水表面在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线；
图5a、实施例5所得的空白表面(bare) 的黄铜片表面的扫面电镜照片；
图5b、实施例5所得的不经刻蚀而直接自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；
图5c、实施例5所得的只化学刻蚀而不经自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；
图5d、实施例5所得的化学刻蚀后经自组装的黄铜片表面的扫面电镜照片；
图6a、实施例5所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl水溶液中的Nyquist图；
图6a-1、实施例5所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中的Nyquist图的局部放大；
图6b、实施例5所得黄铜电极的超疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中的极化曲线；
图7a、实施例5所得黄铜片的超疏水表面在200倍放大倍率下的表面形貌；
图7b、实施例5所得黄铜片的超疏水表面在500倍放大倍率下的表面形貌；
图7c、实施例5所得黄铜片的超疏水表面在1000倍放大倍率下的表面形貌；
图7d、实施例5所得黄铜片的超疏水表面在3000倍放大倍率下的表面形貌；
图8a、水滴在黄铜片的空白表面上的稳定存在的形态；
图8b、水滴在黄铜片的超疏水表面上的稳定存在的形态。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
本发明中所有缓蚀效率(η%)均按照如下公式计算：
Figure 2011102247857100002DEST_PATH_IMAGE002
I0和I分别为未处理和黄铜疏水处理后电极的腐蚀电流密度。
形貌表征
用扫描电子显微镜观察试样的表面形貌。通过傅里叶红外光谱仪表征成膜机理。
再通过K100-MK2型表面张力测试仪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）。
黄铜电极的制作：使用环氧树脂封装，留有的工作面积为(1×1)cm2。
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-0.15~0.15 V (vs. OCP)，扫描速度为1 mV/s。
实施例1
一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为20%(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将6个规格为1×1cm的黄铜电极和5块70×10×1cm的黄铜片依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
其中1个黄铜电极不进行下面的表面刻蚀及自组装，作为空白样（Bare）;
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下分别反应15、30、45、60、90 min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入预先配置好的0.1 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得5块具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜片及5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极。
所得的具有缓蚀性能的超疏水表面的5个黄铜电极进行电化学分析，5块黄铜片用于进行接触角的测试。
图1a是只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图。从图1a中可以看出随着刻蚀时间的延长，15min到45min黄铜电极阻抗值明显增加，但当刻蚀时间超过45min后，黄铜电极阻抗值却反而下降。
图1b是只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线。由图1b得出的腐蚀电位Ecoor、腐蚀电流密度Icoor和缓蚀效率η见表1。
表1、不同刻蚀时间制备出的黄铜疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中电化学参数
刻蚀时间 E corr /(V) I corr /(
Figure 2011102247857100002DEST_PATH_IMAGE003
A·cm-2)		 η(%)
Bare -0.320 4.23 /
15min -0.295 0.290 93.1
30min -0.289 0.121 97.1
45min -0.288 0.040 99
60min -0.290 0.122 97.2
90min -0.293 0.117 97.3
从表1中可以看出，随着刻蚀时间的延长，腐蚀电位有小幅度的正移，而腐蚀电流大幅度降低，但超过45 min后，腐蚀电位负移，且腐蚀电流略有增大。
用K100-MK2型表面张力测试仪测量测定上述所得的5个黄铜片的各表面的接触角CA,结果见表2。从表2中可以看出，刻蚀时间为45 min时可形成润湿性能较好的超疏水膜，其接触角可达168°，其余刻蚀时间下表面接触角在150°左右。
表2、不同刻蚀时间制备的黄铜表面与对应接触角
刻蚀时间 接触角
15min 141°
30min 159°
45min 168°
60min 155°
90min 153°
实施例2
一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
依次在浓度为0(w)%（即空白）、4.8%(w)、9 %(w)、13%(w)、16.7%(w)和20%(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将6个规格为1×1cm的黄铜电极和5块70×10×1cm的黄铜片依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5 min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
其中1个黄铜电极不进行下面的表面刻蚀及自组装，作为空白样（Bare）;
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下分别反应45min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入预先配置好的0.1 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得5块具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜及5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极。
所得的具有缓蚀性能的超疏水表面的5个黄铜电极进行电化学分析，5块黄铜片用于进行接触角的测试。
图2a是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图。由图2a可以看出，随着刻蚀液浓度的减小，黄铜电极阻抗值有一定的下降，但9%(w)、13%(w)、16.7%(w)和20%(w) 的阻抗依然保持在一个数量级。
图2b是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极在3.5%NaCl 水溶液中的极化曲线。
由图2b得出的腐蚀电位Ecoor、腐蚀电流密度Icoor和缓蚀效率η见表3。
表3、不同刻蚀浓度制备出的黄铜疏水表面在3.5%NaCl 水溶液中电化学参数
刻蚀浓度/(wt. %) E corr /(V) I corr /(
Figure 606350DEST_PATH_IMAGE003
A·cm-2)		 η(%)
Bare -0.320 4.23 /
4.8% -0.304 0.300 92.9
9% -0.293 0.116 97.3
13% -0.294 0.122 97.1
16.7% -0.291 0.081 98.1
20% -0.288 0.040 99
从表3中可以得出，随着刻蚀液浓度的升高，腐蚀电位小幅度正移，电流降低。但是9%(w)至20%(w)的缓蚀率相差不多，因此选择9%(w)作为刻蚀浓度较为合适。
用K100-MK2型表面张力测试仪测量测定上述所得的5个黄铜片的各表面的接触角CA,结果见表4。从表4中可以看出，在刻蚀浓度在9%(w)至20%(w)，接触角都可达150°以上，均可形成超疏水表面。
表4、不同刻蚀浓度制备的黄铜表面与对应接触角
刻蚀浓度/(wt. %) 接触角
4.8% 141°
9% 158°
13% 156°
16.7% 160°
20% 168°
实施例3
一种具有缓蚀性能的超疏水表面的白铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为9 %(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将6个规格为1×1cm的黄铜电极和5块70×10×1cm的黄铜片依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5 min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
其中1个黄铜电极不进行下面的表面刻蚀及自组装，作为空白样（Bare）;
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下分别反应45min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入预先配置好的0.1 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡6h、12h、24h、36h、48h、72h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得5块具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜及5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极。
所得的具有缓蚀性能的超疏水表面的5个黄铜电极进行电化学分析，5块黄铜片用于进行接触角的测试。
图3a是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极，在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图，从图3中可以看出随着自组装时间的延长，黄铜电极阻抗值明显增加。
图3b是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（Bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极，在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线。
由图3b得出的腐蚀电位Ecoor、腐蚀电流密度Icoor和缓蚀效率η见表5。从表5中可以看出，随着自组装时间的延长，腐蚀电流显著减小，当时间达到24 h后，缓蚀效率相差不多，都在97%以上。
表5、不同自组装时间下制备出的黄铜疏水表面在3.5%NaCl 水溶液中电化学参数
自组装时间/(h) E corr /(V) I corr /(
Figure 420722DEST_PATH_IMAGE003
A·cm-2)		 η(%)
Bare -0.320 4.23 /
6 -0.311 0.605 85.7
12 -0.299 0.411 90.3
24 -0.293 0.116 97.3
36 -0.278 0.053 98.7
48 -0.283 0.081 98.1
72 -0.294 0.347 91.8
用K100-MK2型表面张力测试仪测量测定上述所得的5个黄铜片的各表面的接触角CA,结果见表6。从表6中可以看出，随着自组装时间的延长，表面接触角变大，当自组装超过24h后，都可以达到150°以上，说明超疏水膜在自组装24h后都可以形成。
表6、不同自组装时间制备的黄铜表面与对应接触角
自组装时间（h） 接触角
6 140°
12 143°
24 158°
36 155°
48 153°
72 150°
实施例4
一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为9 %(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将6个规格为1×1cm的黄铜电极和5块70×10×1cm的黄铜片依次经1#、3#、6#金相砂纸磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5 min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
其中1个黄铜电极不进行下面的表面刻蚀及自组装，作为空白样（bare）;
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下分别反应45min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的5块黄铜片和5个黄铜电极分别放入预先配置好的0.02 mol/L、0.05 mol/L、0.1 mol/L、0.15 mol/L、0.2 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得5块具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜及5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极。
所得的具有缓蚀性能的超疏水表面的5个黄铜电极进行电化学分析，5块黄铜片用于进行接触角的测试。
图4a是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极，在3.5%NaCl水溶液中的Nyquist图。从图4a中可以看出随着硬脂酸溶液浓度的增大，黄铜的电极阻抗值明显增加，0.1mol/L时达到最高值，当浓度超过0.1mol/L，阻抗值又有所下降。
图4b是上述的只经过预处理的黄铜电极即空白样（bare）和上述所得的5个具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜电极，在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线。
由图4b得出的腐蚀电位Ecoor、腐蚀电流密度Icoor和缓蚀效率 η见表7。从表7中可以看出，随着硬脂酸浓度的增大，腐蚀电流显著减小，当浓度达到0.1mol/L左右时，缓蚀效率最高，但是超过0.1mol/L后，缓蚀效果有所降低。
表7、不同硬脂酸浓度制备出的黄铜疏水表面在3.5% NaCl 水溶液中电化学参数
硬脂酸浓度/(mol/L) E corr /(V) I corr /(
Figure 243185DEST_PATH_IMAGE003
A·cm-2)		 η(%)
bare -0.320 4.23 /
0.02 -0.306 0.438 89.6
0.05 -0.303 0.398 90.6
0.10 -0.293 0.116 97.3
0.15 -0.295 0.155 96.3
0.20 -0.298 0.208 95.1
用K100-MK2型表面张力测试仪测量测定上述所得的5个黄铜片的各表面的接触角CA,结果见表8。从表8中可以看出，随着硬脂酸浓度的升高，黄铜片的超疏水表面的接触角都增大。浓度为0.1mol/L时接触角约为158°。然而当硬脂酸浓度过高时，其接触角又有所减小。
表8、不同硬脂酸浓度制备的黄铜表面与对应接触角
硬脂酸浓度/(mol/L) 接触角
0.02 138°
0.05 143°
0.10 158°
0.15 155°
0.20 150°
实施例5
一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为9 %(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将4个规格为1×1cm的黄铜电极和4块1×1cm的黄铜片依次经1#、3#、6#金相砂纸磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5 min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
其中的1块黄铜片不经下面的步骤（2）、（3）及（4），即作为空白表面直接用于电镜照片，结果如图5a所示;
其中1个黄铜电极作为空白样（bare）直接用于Nyquist图和极化曲线测定，如图6a中的曲线1为空白样（bare）的Nyquist图，其放大图见图6a-1中的曲线1；图6b中的曲线1为空白样（bare）的极化曲线；
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的2块黄铜片和2个黄铜电极分别放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下分别反应45min后，用去离子水冲洗后，吹干；
表面刻蚀后，其中所得的1块黄铜片直接用于电镜扫描，结果如图5c所示，即只化学刻蚀而不经自组装的黄铜表面;
其中所得的1个黄铜电极直接用于Nyquist图和极化曲线测定，如图6a中曲线2，即只化学刻蚀而不经自组装的黄铜电极的Nyquist图，其放大图见图6a-1中的曲线2；图6b中的曲线2，即只化学刻蚀而不经自组装的黄铜电极的极化曲线；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的2块黄铜片及2个黄铜电极中的另外1块黄铜片和另外1个黄铜电极分别放入预先配置好的0.1 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得到具有缓蚀性能的超疏水表面的1块黄铜片和1个黄铜电极；
所得的黄铜片的表面用于电镜扫描，结果如图5d所示，即化学刻蚀后经自组装的黄铜表面；
所得的黄铜电极直接用于Nyquist图和极化曲线测定，如图6a中曲线3，即化学刻蚀后经自组装的黄铜电极的Nyquist图；图6b中的曲线3，即化学刻蚀后经自组装的的黄铜电极的极化曲线；
将步骤（2）经预处理后的1块黄铜片和1块黄铜电极不经步骤（3）而分别直接放入预先配置好的0.1 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡24h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即分别得到不经刻蚀而直接自组装的具有缓蚀性能的超疏水表面的1块黄铜片和1个黄铜电极；
其中所得的黄铜片的表面用于电镜扫描，结果如图5b所示，即不经刻蚀而直接自组装的黄铜片表面。
其中所得的黄铜电极直接用于Nyquist图和极化曲线测定，如图6a中曲线4，即不经刻蚀而直接自组装的黄铜电极的Nyquist图；图6b中的曲线4，即不经刻蚀而直接自组装的黄铜电极的极化曲线。
图5a、图5b、图5c、图5d分别是上述所得的空白表面(bare)、不经刻蚀而直接自组装、只化学刻蚀而不经自组装和化学刻蚀后经自组装的黄铜片表面的电镜照片。
通过比较图5a和图5c，可以看出经过刻蚀液刻蚀后的表面形成了一定的粗糙结构；再从图5b中可以看出未刻蚀的光滑表面经过自组装后不能形成有效的膜层，而图5d表明具有粗糙结构的表面经过自组装后形成超疏水表面膜结构，这就说明了适当的表面粗糙结构有利于自组装膜的形成，从而有利于构建超疏水表面。
图6a是上述所得的空白表面（bare）、不经刻蚀而直接自组装、只化学刻蚀而不经自组装和化学刻蚀后经自组装的黄铜电极的Nyquist图。从图6a中可以刻蚀后的黄铜电极表面因为刻蚀液的强烈腐蚀作用，表面出现了腐蚀坑，在模拟海水中的腐蚀趋势增大，因为阻抗值小于空白样品；但是直接自组装的黄铜电极的阻抗值明显增大，然而具有超疏水膜的黄铜电极在模拟海水中显示出了极大的阻抗值，因此，超疏水膜具有非常好的缓蚀效果。
图6b是空白表面（bare）、不经刻蚀而直接自组装、只化学刻蚀而不经自组装和化学刻蚀后经自组装的黄铜电极的极化曲线。由图6b得出的腐蚀电位 Ecoor、腐蚀电流密度 Icoor和缓蚀效率η见表9。
表9、不同黄铜表面在3.5% NaCl 水溶液中电化学参数
类型 E corr /(V) I corr /(
Figure 510218DEST_PATH_IMAGE003
A·cm-2)		 η(%)
空白表面(bare) -0.320 4.23 /
只化学刻蚀而不经自组装 -0.336 21.78 /
化学刻蚀后经自组装 -0.293 0.116 97.3
不经刻蚀而直接自组装 -0.299 0.764 81.9
结合图6和表9可知，刻蚀后的黄铜电极表面活化，显示出比空白样更弱的耐蚀性能，但是超疏水试样低频点的阻抗值显著提高，腐蚀电流比空白样减小了很多，缓蚀效率达到了97.3%，显著提高了黄铜电极在模拟海水中的耐蚀性能。
    图7a、图7b、图7c、图7d是实施例5中在浓度为9 %(w)的FeCl3水溶液中刻蚀45 min后，再经过0,1 mol/L的硬脂酸乙醇溶液中的自组装后所得的具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜片的超疏水表面在扫描电镜200、500、1000和3000放大倍率下的表面形貌图。从图7a、7b、7c和7d中可以看出硬脂酸分子在黄铜片表面上的组装杂乱无章，表面呈现了大量的微纳米乳突结构。正是由于上述这些乳突结构之间的空隙能够捕捉空气，使得黄铜基体的表面从空白的亲水状态（CA=76°）变成了超疏水状态，如图8a及图8b所示。图8a为水滴在空白表面(bare)的黄铜片上稳定存在的形态表面；图8b为水滴在经过浓度为9 %(w)的FeCl3水溶液中刻蚀45 min后，再经过0,1 mol/L的硬脂酸乙醇溶液中的自组装的黄铜片的超疏水表面上稳定存在的形态图。通过图8a、图8b对比，很直观地发现，黄铜基超疏水表面由于其特有的表面乳突状的粗糙结构，能够极大地改变水滴在白铜表面的静态接触角，使其由亲水状态变成超疏水状态。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）、刻蚀液的配制
在浓度为4.8～20%(w)的FeCl3水溶液中加入浓度为35-37%(w)的盐酸，使刻蚀液中盐酸浓度为0.33%(v)；
（2）、黄铜的预处理
将黄铜依次经1#、3#、6#金相砂纸打磨后，在丙酮溶液中用超声波清洗机清洗5min左右，清洗后再依次用乙醇、去离子水冲洗，以除去表面油污和油脂；
（3）、黄铜表面的刻蚀
将步骤（2）预处理后的黄铜放入步骤（1）所得的刻蚀液中室温下反应15～90min后，用去离子水冲洗后，吹干；
（4）、黄铜表面自组装
将步骤（3）表面刻蚀后的黄铜放入预先配置好的0.02-0.2 mol/L硬脂酸的乙醇溶液中，在温度为35℃下浸泡6-72 h后取出，先用乙醇冲洗，再经去离子水冲洗，放入烘箱中，干燥后取出，即得一种具有缓蚀性能的超疏水表面的黄铜。
2.如权利要求1所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的FeCl3水溶液的浓度为9～20%(w)。
3.如权利要求1或2所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的FeCl3水溶液的浓度为20%(w)。
4.如权利要求3所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的室温下反应时间优选为45min。
5.如权利要求4所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的硬脂酸的乙醇溶液中的硬脂酸的分子式为C18H36O2，结构式为CH3-(CH2)16-COOH。
6.如权利要求5所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度优选为0.1 -0.15 mol/L。
7.如权利要求6所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度优选为0.1 mol/L。
8.如权利要求7所述的一种具有耐蚀性能的超疏水表面的黄铜的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的在温度为35℃下浸泡时间优选为24h。
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