[發(fā)明專利]一種大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的快速制作方法

在審

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• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107649352A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜德義;魏志博;陳結(jié);徐喆;何怡;殷黎明;岳好學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: B05D7/14
• 分類號: B05D7/14;B05D5/00;B05D3/00;C23F1/20
• 代理公司: 重慶信航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50218
• 代理人: 吳彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超疏水材料制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的制作方法。

背景技術(shù)

鋁合金材料作為一種常規(guī)的工程金屬，在軍事、通訊、交通，能源等行業(yè)具有重要的應(yīng)用價值。超疏水表面是指與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面,在鋁合金材料上構(gòu)筑這種超疏水功能表面,可廣泛應(yīng)用于自清潔，防覆冰，油水分離，防腐蝕，減阻增輸?shù)瓤蒲泻凸I(yè)領(lǐng)域。但由于鋁合金材料為親水材料,因此,需通過在表面構(gòu)建合適的微觀結(jié)構(gòu)來增強其親液性，進而在微觀結(jié)構(gòu)獲得的基礎(chǔ)上通過低表面能材料修飾來降低表面能,進而獲得超疏水性。然而,迄今人們對鋁合金超疏水極端潤濕性表面制備方法的研究還處于探索階段,且現(xiàn)有制備方法在安全、環(huán)保、效率等方面還存在諸多問題,亟需研制適合產(chǎn)業(yè)化的工程金屬材料表面微觀結(jié)構(gòu)及極端潤濕性表面的制備方法。

目前，微納米特種加工技術(shù)常被用于構(gòu)造工程金屬材料極端潤濕性表面所需的特殊微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工原理的不同,可分為激光刻蝕法、機械切割法、電化學(xué)溶解法、電化學(xué)沉積法、陽極氧化法、電化學(xué)沉積法、化學(xué)沉積法、熱氧化法等。但現(xiàn)有方法均或多或少地存在一些問題，如機械切割技術(shù)目前尚未成熟；激光刻蝕設(shè)備昂貴；電化學(xué)溶解法在制備金屬材料極端潤濕性表面時大量使用強酸、強堿，對操作人員和環(huán)境均有較大危害；電化學(xué)沉積法使用的電鍍液中添加的化學(xué)試劑較多,提高了生產(chǎn)成本；陽極氧化法大多釆用強酸為電解液且效率低下,加工時間長達幾個小時；化學(xué)沉積法主要是在金屬材料表面置換沉積出大量的金、銀等貴金屬,生產(chǎn)成本高；高溫氧化法處理金屬表面時所需時間較長,生產(chǎn)效率低,能耗大。

綜上所述，現(xiàn)有的超疏水鋁合金材料制備方法存在如：制作成本高昂，制作過程復(fù)雜，工藝參數(shù)可控程度低，制備時間長，對環(huán)境污染大等缺點，因此不適用于大面積、大規(guī)模超疏水表面的制備。并且獲取的超疏水材料疏水性低，耐久性較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的快速制作方法，以避免現(xiàn)有制備方法中大量使用貴金屬和強酸，制備成本高、危險性高等缺點。

本發(fā)明大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的快速制作方法，包括以下步驟：

1)、鋁合金材料前處理：將鋁合金材料經(jīng)800#、1000#、2000#砂紙依次打磨，去除表面污染物和氧化膜后，立刻投入無水乙醇中進行超聲清洗5～10分鐘，然后投入蒸餾水進行超聲清洗5～10分鐘；最后在烘干箱中烘干并在陰涼處保存；

2)、鋁合金材料刻蝕處理：將經(jīng)過步驟1)處理的鋁合金材料，投入由濃度為0.15～0.20g/mL的三氯化鐵溶液和濃度為0.025～0.035g/mL的鹽酸組成的混合水溶液中，在20～60℃水浴條件下進行刻蝕反應(yīng)10～30分鐘后取出，隨后在蒸餾水中進行超聲清洗1～5分鐘，并在在相對濕度為60％的室溫大氣條件下進行干燥；

3)、鋁合金材料疏水化處理：將經(jīng)步驟2)處理的鋁合金材料，投入0.21mol/L的硬脂酸乙醇溶液中，在室溫條件下浸泡30分鐘后取出，并立刻在100℃條件下烘干30分鐘。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的快速制作方法，通過對鋁合金材料的前處理，刻蝕處理和疏水化處理三個簡單的步驟，可快速獲取超疏水鋁合金材料，制備的超疏水鋁合金材料接觸角高達155°～165°，滾動角小于10°。本發(fā)明釆用含F(xiàn)e³⁺和Cl^-溶液快速在鋁合金材料表面構(gòu)建和調(diào)控微觀結(jié)構(gòu)基底，并通過低成本硬脂酸制備極端潤濕性表面，制作過程中避免了大量使用貴金屬和強酸、強堿，降低了制備的成本和危險性。且該制作方法操作簡單、設(shè)備依賴性低、不需要昂貴的設(shè)備、不受基材形狀影響，可以廣泛應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。通過該方法，可獲取高性能超疏水鋁合金材料，并大大降低超疏水鋁合金材料的制作成本。

附圖說明

圖1是實施例中獲得的超疏水鋁合金表面與水的接觸角測試圖。

圖2是實施例中獲得的超疏水鋁合金表面的場發(fā)射掃描電鏡圖。

圖3是實施例中獲得的超疏水鋁合金表面的原子力顯微鏡掃描圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

如圖所示，本實施例大尺寸超疏水極端潤濕性鋁合金材料的快速制作方法，包括以下步驟：