[發明專利]一種耐磨蝕超疏水表面的制備方法

在審

• 申請號: 201910060768.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109628978A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張斌斌;徐瑋辰;李紅玲;侯保榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: C25D11/10
• 分類號: C25D11/10;C25D11/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發明涉及金屬表面處理及改性領域，具體涉及一種耐磨蝕超疏水表面的制備方法。將表面處理后的基材在以草酸水溶液作為電解質溶液中進行恒壓陽極氧化，氧化后進行低表面能分子修飾、熱處理即可在基材表面形成耐磨蝕超疏水表面。本發明方法制備工藝簡單、重復性好、成本低廉、便于大面積推廣，所得的超疏水表面接觸角達到164.7°，具有優異的自清潔、耐磨和耐蝕性能，在海洋腐蝕與防護領域具有廣闊的應用前景。

技術領域：

本發明涉及金屬表面處理及改性領域，具體涉及一種耐磨蝕超疏水表面的制備方法。

背景技術：

作為一種特殊的潤濕性狀態，超疏水表面近年來受到廣泛關注，其表面固-液-氣三相界面典型的Cassie-Baxter模型接觸使超疏水材料在表面自清潔、油水分離、防霧防冰、流體減阻、海洋防腐防污等領域展現出良好的應用潛力。目前制備超疏水表面的主要方法大多都是基于表面微納結構的構建和低表面能修飾。

然而，當超疏水表面受到機械摩擦時，其表面的微觀結構很容易受到磨損和破壞，進而導致表面超疏水特性的喪失，超疏水表面機械穩定性欠佳一直是限制其在各領域大面積推廣應用的關鍵問題，因此如何制備得到耐磨性優異的超疏水表面具有重要的現實意義。

發明內容：

為解決上述問題，本發明提供了一種耐磨蝕超疏水表面的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種耐磨蝕超疏水表面的制備方法，將表面處理后的基材在以草酸水溶液作為電解質溶液中進行恒壓陽極氧化，氧化后進行低表面能分子修飾、熱處理即可在基材表面形成耐磨蝕超疏水表面。

所述恒壓陽極氧化為將表面處理后基材置于雙電極陽極氧化體系中，以草酸水溶液作為電解質溶液，基材為陽極，鉑電極為陰極，35-50V電壓下陽極氧化5-15min。

所述陽極氧化后將試樣基材，用去離子水和無水乙醇分別反復清洗。

所述草酸水溶液濃度為0.2-0.4mol/L。

進一步的說，將氧化后基材室溫下浸沒于全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中5-120min，而后取出于100-200℃下加熱處理10-60min；所述浸沒一般在室溫浸泡即可，浸泡時間5-120min，使得基材表面修飾和覆蓋一層低表面能的氟硅烷分子。

所述全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中全氟癸基三乙氧基硅烷的濃度為1-3％。

所述基材表面進行前處理：首先將試樣置于無水乙醇和去離子水中超聲清洗，隨后采用不同目數(200、400、800、1200、2000)的SiC砂紙打磨基體。

一種耐磨蝕超疏水膜，按照所述方法于基材表面形成耐磨蝕超疏水膜。

上述基材為鋁合金或高純鋁。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明制備工藝方法簡單、重復性好，采用目前應用廣泛的陽極氧化技術作為構筑微納結構的主要手段，成本低廉、便于大面積推廣應用。

(2)本發明制備方法得到的超疏水表面具有低黏附力和優異的自清潔特性，而且能夠大幅增加腐蝕介質在表面的電荷轉移電阻，此外，表面微觀結構展現出優異的機械穩定性，這將為超疏水表面在實際的使用環境中提供更穩定的耐磨性能和抗腐蝕性能，為輕金屬材料在海洋腐蝕與防護領域的應用提供重要支撐。

附圖說明

圖1為本發明實施例提的超疏水處理5083鋁合金表面的靜態接觸角。

圖2為本發明實施例提的超疏水處理5083鋁合金與空白試樣的能奎斯特圖；其中，圖a為超疏水試樣的能奎斯特圖，圖b為空白試樣的能奎斯特圖。