铜及铜合金材料具有质轻、可机加工性、导电性﹑导热性﹑延展性等优异性能,从而被广泛应用于电子等工业领域和日常生活中,是与人类关系非常密切的有色金属。但是在高湿低温等复杂严苛的环境下,铜及其合金极易发生腐蚀和结霜结冰现象,这对电子器件与设备的安全稳定运行造成威胁。于是,对铜及其合金在耐腐蚀、防霜防冰等性能方面的要求也更加迫切。针对表面的这些性能缺陷,对铜及其合金进行表面处理是一种最常见的保护措施。近年来,铜材表面的超疏水化处理是一个研究热点,大量研究发现,超疏水表面由于其强大的疏水特性使得水分子难以渗入超疏水表面内部,由此提高了其耐腐蚀、防覆冰及自清洁等性能。本论文旨在建立简单经济的方法来构建铜基超疏水表面,以获得具有耐蚀、防覆冰等优异性能的铜材,这将对潮湿低温下铜材的使用具有十分重要的现实意义。基于以上目的,本论文采用两种简便有效的方法制备了铜基超疏水表面,并研究了其表面耐腐蚀、防覆冰以及自清洁等性能,主要工作内容如下:(1)选用过硫酸铵和Na OH作为氧化剂,通过氧化处理在铜片表面构造粗糙结构。通过改变Na OH溶液浓度,分别形成玫瑰花状、六方片层状、绒球状、纳米片状的Cu O薄膜,探讨了Cu O形成机制以及粗糙结构对最终样品疏水性的影响,为理性设计并精确控制氧化铜形貌提供了实验基础。(2)用含有20 mmol/L STA的乙醇溶液对经过氧化处理的铜基材料进行修饰处理来构建超疏水铜基表面。通过扫描电镜观察到经STA修饰后,铜片表面形成菊花状微米级结构,每朵“菊花”由很多直径大约在30-50 nm左右的纳米棒组成,这些纳米棒向一个中心聚集而呈放射状,构成微-纳二元分级结构。考察了STA-乙醇溶液的浸泡时间对铜基表面接触角的影响,最终确定当浸泡时间为24 h时,所得铜基材料的疏水性能最好,其水接触角可达157.3°,滚动角小于5°。(3)利用一定浓度的硝酸银-十二烷基硫醇对经过氧化处理的铜基材料进行修饰处理来构建超疏水铜基表面。考察了硝酸银-十二烷基硫醇修饰的铜片表面形貌,探索了十二烷基硫醇-乙醇溶液浸泡时间对表面接触角的影响。结果发现:十二烷基硫醇修饰后,表面形成了均匀排列的纳米乳突与夹杂的微孔构成的纳米空穴结构,最终确定在十二烷基硫醇中的最佳浸泡时间为8 h,此时超疏水性最好,其接触角可达158.3°、滚动角为3°。(4)采用动态极化曲线分析了STA-乙醇溶液浸泡法制备的铜基超疏水表面的耐蚀性能。结果表明:相对于空白铜片,超疏水试样的腐蚀电流密度降低而腐蚀电位升高,说明超疏水化处理使铜材的耐腐蚀性得到改善,缓蚀率可达到95.2%。进一步考察了不同接触角试样在3.5 wt%的Na Cl溶液中的动态极化曲线,结果表明,随着接触角增大,其耐蚀性逐渐增强。(5)考察了硝酸银-十二烷基硫醇浸泡法构建的超疏水表面在盐水中的耐蚀稳定性,结果表明:超疏水化处理大大提高了铜材的抗腐蚀性。通过SEM、XRD、EDS测试对超疏水表面耐蚀机理及失效原因作了分析:铜基超疏水表面的微纳结构及低表面能的物质,使大量空气充斥在微结构的缝隙和孔洞中,阻止腐蚀介质与基底的直接接触,有效抑制了腐蚀的发生。当腐蚀时间较长时,盐溶液逐渐破坏了材料表面微结构和疏水物质,使其超疏水性能失效。(6)通过对比在低温环境下,水滴在空白铜片和超疏水铜片表面的开始结冰时间,考察了铜基超疏水表面的防覆冰性能。实验结果表明,相对于普通铜片,在同一温度下超疏水铜片表面开始结冰时间明显延迟了,延迟时间最长有16 min。延长时间随温度的降低越来越短。这表明超疏水表面呈现出了良好的防覆冰性能。其次,超疏水表面粘附性小,水滴在铜基超疏水表面可以轻易滚动,并将污染物包裹在水滴表面带离,表现出优异的自清洁特性。