[發明專利]一種拋丸—陽極氧化復合法制備鋁合金抗粘附表面的方法

在審

• 申請號: 201410151387.0
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103911567A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 董小娟;孟建兵;魏修亭
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C25D11/04;C25D11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于功能材料、金屬表面改性和防護領域，特別涉及一種在橡塑模具鋁合金基體上制備抗粘附表面的方法。?

背景技術

鋁合金模具是工業生產中極其重要而又不可或缺的特殊基礎工藝裝備，被廣泛應用于機械、電子、汽車、通信、航空、航天、輕工、交通、建材、醫療、生物、能源等制造領域。鋁合金模具型腔的表面質量是決定鋁合金制品質量及模具使用壽命的關鍵因素。而鋁合金模具與制品間的粘附力過大是使制品脫模困難的主要原因。通過觀察和研究自然界中各種生物的表面微觀結構與化學組成，人們發現生活在粘濕土壤中的蜣螂、布甲、蚯蚓等動物的某些觸土部位是由凹坑、凸包、條紋等單元體形態組成，這種多尺度微觀結構正是動物體表具有良好的減粘脫附性能的重要原因。因此，通過分析多尺度微觀結構與表面性質的關系，基于仿生學、界面化學等理論，運用現代加工技術，在鋁合金模具表面構建具有抗粘附性能的多尺度微觀結構成為人們競相研究的熱點之一。

當前，鋁合金模具抗粘附表面研究在理論分析和制備技術兩個方面得到快速發展，在制備方法上主要有模板法（Thieme,?M.?;Frenzel,?T.?;Schmidt,?S.?;Simon,?F.?;Henning,?A.?;Worch,?H.?;Lunkwitz,?K.?;Scharnweber,?D.?Adcanced?Engineering?Materials?2001,?3,?691-695）、脫模劑法（申請號為CN200480014225、CN201010251860的中國專利）、激光刻蝕法（Shan,?H.Y.?;Zhou,?H.?;Sun,?N.?;Ren,?L.Q.?;Chen,?L.?;Li,?X.Z.?Journal?of?Materials?Processing?Technology?2008,?199,?221-229）、電化學沉積/刻蝕法（Qian,?B.T.?;?Shen,?Z.Q.?;Langmuir?2005,?21,?9007-9009）、溶膠-凝膠法（Yang,?H.?;Pi,?P.H.?;Cai,?Z.Q.?;Wen,?X.F.?;Wang,?X.B.?;Cheng,?J.?;Yang,?Z.R.?Applied?Surface?Science?2010,?256,?4095-4102）、陽極氧化法（Wang,?H.?;Dai,?D.?;Wu,?X.D.?;Applied?Surface?Science?2008,?254,?5599-5601）、等離子體聚合法（Efimenko,?K.?;Genzer,?J.?;Advanced?Materials?2001,?13,?1560-1593）等。

上述方法存在一定的不足：（1）化學刻蝕法需使用強酸、強堿等強腐蝕性化學試劑，對操作人員和環境的危害大；（2）化學沉積法所需的加工時間長，約20h；（3）激光刻蝕法需要昂貴的激光發射器等設備，且受到設備空間的限制，很難實現大面積加工；（4）溶膠凝膠法需要預先制備出二氧化硅硅膠溶液，該溶液的制備時間較長。

上述方法大多將抗黏附表面原本存在復雜耦合關系的表面粗糙度、表面微觀形貌、表面化學組成割裂開來進行單獨仿制，常常以耐磨性、耐蝕性等性能的犧牲或忽略為代價，來實現鋁合金模具表面抗黏附這一單一性能。實際應用中，表面是否具有良好的耐磨特性也是評價橡塑模具好壞的一項重要指標。因此，如何使用一種簡單、高效、安全的方法在鋁合金模具基體上制備抗粘附耐磨表面顯得尤為重要。?

發明內容

本發明的目的是提供一種拋丸—陽極氧化復合法制備鋁合金抗粘附表面的方法，通過拋丸、陽極氧化處理分別在鋁合金表面構建微米級凹坑結構和納米級蜂窩結構，獲得能有效降低鋁合金表面粘附力的微納米雙重微觀結構，從而提高模具工作表面的抗粘附性能，解決鋁合金模具與制品粘附嚴重的問題。

一種拋丸—陽極氧化復合法制備鋁合金抗粘附表面的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

A、將鋁合金片分別用320#、2000#的金剛石砂紙依次進行打磨；

B、將打磨后的鋁合金片用丙酮清洗干凈并進行干燥；

C、利用壓縮空氣為動力，將80#的噴丸微粒高速噴射到干燥后的鋁合金試件表面，進行3min的拋丸處理，通過拋丸處理的沖蝕作用在鋁合金表面形成凹坑型微米結構；

D、將拋丸處理后的鋁合金試件依次浸泡在丙酮和無水乙醇溶液中進行20min超聲波清洗，并進行干燥；