[發(fā)明專利]基于微弧氧化法的鋁材料表面超疏水性處理工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310322734.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN103409782A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金海云;黃振;牛瑞冬;晉普;高乃奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/04
• 分類號(hào): C25D11/04;C25D11/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料表面的處理方法，特別涉及一種鋁材料表面超疏水性的處理方法。

背景技術(shù)

鋁材料由于其具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)、建筑、航空等領(lǐng)域都有廣泛的運(yùn)用，是應(yīng)用最廣的工程材料之一。從自然界荷葉等具有特殊浸潤(rùn)性的表面受到啟發(fā)，超疏水表面是近年來國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。超疏水表面是指表面和水滴靜態(tài)接觸角在150°以上的表面，水滴在其表面近似呈圓球形，接觸面積很小，很容易滾落。由于超疏水表面具有拒斥水滴粘附能力，因此超疏水表面在防止表面積污、防止表面結(jié)冰/結(jié)霜、輸油管道減小流體阻力等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。在鋁材料上構(gòu)筑超疏水表面，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的經(jīng)濟(jì)意義。

材料表面超疏水性處理，一般是采用兩種思路：一是在疏水材料表面構(gòu)筑微納米的粗糙結(jié)構(gòu)，二是在粗糙結(jié)構(gòu)表面進(jìn)一步進(jìn)行低表面能修飾。由于鋁材料為親水材料，因此要在其表面構(gòu)造超疏水特性，因此采用通常的兩步法：首先構(gòu)造微納米的微觀結(jié)構(gòu)；然后進(jìn)行低表面能修飾。

近年來，一些文獻(xiàn)和專利介紹了鋁材料的超疏水表面處理方法。中國(guó)專利CN101982560A公開了一種鋁合金超疏水表面的處理方法，該方法需要采用對(duì)強(qiáng)酸溶液對(duì)鋁合金進(jìn)行腐蝕，且表面所形成的微觀粗糙結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易發(fā)生破壞，從而影響表面的疏水性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種采用微弧氧化技術(shù)，在鋁材料表面形成硬度高、耐磨的氧化物陶瓷層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋁材料超疏水表面形成的方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種基于微弧氧化法的鋁材料表面超疏水性處理工藝，其特征在于，包括下述步驟：

（1）截取一段鋁試樣，并進(jìn)行表面拋光處理；

（2）將拋光后試樣由導(dǎo)電夾具固定放入微弧氧化的電解池中，在恒流或恒壓條件下對(duì)鋁導(dǎo)線進(jìn)行微弧氧化處理，電解液由0.5g/L～3g/L的氫氧化鈉、5.0g/L～15.0g/L硅酸鈉和1.0g/L～5.0g/L鎢酸鈉、余量為水配制而成；

（3）微弧氧化處理后的試樣用水清洗，干燥；

（4）采用質(zhì)量濃度為1～5%硬脂酸乙醇溶液對(duì)微弧氧化處理后的試樣表面進(jìn)行低表面能修飾，最后將試樣取出干燥。

上述方法中，所述的恒流條件為，電流密度為0.5～15A/dm²。所述的恒壓條件為電壓260～400V。

所述低表面能修飾時(shí)間為10～20min。所述干燥是將試樣置于90℃干燥箱中完成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，由于在其表面形成的為質(zhì)地堅(jiān)硬的氧化物層，具有優(yōu)異的機(jī)械和耐磨性能，在低溫風(fēng)雪等惡劣條件下表面的微觀粗糙結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生劣化，從而可以發(fā)揮更大的作用。

附圖說明

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為實(shí)施例1鋁試樣表面的微觀形貌照片。

圖2為實(shí)施例1鋁試樣表面的接觸角照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

（1）截取鋁試樣（100mm*10mm*5mm），并分別采用400#和800#砂紙進(jìn)行表面拋光處理，拋光后用水超聲清洗，干燥；

（2）將拋光后試樣由導(dǎo)電夾具固定放入電解池中，在電壓350V的恒壓條件下對(duì)鋁導(dǎo)線進(jìn)行微弧氧化處理15min，電解液由0.5g/L的氫氧化鈉、10g/L硅酸鈉和3g/L鎢酸鈉、余量為水配制而成;

（3）微弧氧化處理后的試樣用水清洗，置于90℃干燥箱中干燥；

（4）采用質(zhì)量濃度為2%硬脂酸乙醇溶液對(duì)微弧氧化處理后的試樣表面進(jìn)行低表面能修飾，處理時(shí)間為15min，最后將試樣取出于90℃干燥箱中干燥。對(duì)本實(shí)施例樣品表面進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果參見圖1。對(duì)本實(shí)施例樣品表面進(jìn)行接觸角測(cè)量，結(jié)果參見圖2。

實(shí)施例2

工藝步驟同實(shí)施例1，與實(shí)施例1不同之處是：電解液由2g/L的氫氧化鈉、15g/L硅酸鈉和1g/L鎢酸鈉、余量為水配制而成，采用260V的恒壓條件處理30min。微弧氧化處理后采用質(zhì)量濃度為1%硬脂酸乙醇溶液處理20min。

實(shí)施例3

工藝步驟同實(shí)施例1，與實(shí)施例1不同之處是：電解液由3g/L的氫氧化鈉、5g/L硅酸鈉和5g/L鎢酸鈉、余量為水配制而成，采用400V的恒壓條件處理10min。微弧氧化處理后采用質(zhì)量濃度為5%硬脂酸乙醇溶液處理10min。

實(shí)施例4