[發明專利]一種具有耐磨性和耐熱性的超疏水鋁合金表面及其制備方法

有效

• 申請號: 201910259829.6
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109778169B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙婧;孫若愚;李貞;莫繼良;潘亞嘉;羅大兵
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C23C22/56
• 分類號: C23C22/56;C23C22/78;B24C1/06;B24C11/00
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 李龍

本發明屬于新材料領域，涉及表面改性技術領域，具體涉及一種具有耐磨性和耐熱性的超疏水鋁合金表面及其制備方法。針對現有技術中超疏水表面機械耐久性較差的問題，本發明的技術方案是，包括如下步驟：[1]鋁合金表面預處理：通過噴沙工藝對鋁合金表面進行預處理，預處理后的鋁合金樣品進行清洗和烘干；[2]浸泡：將經過步驟[1]處理的鋁合金樣品浸泡在全氟辛酸溶液中進行表面改性，表面改性完成后進行烘干，最終得到超疏水鋁合金表面。本發明適用于航天，航海，橋梁，建筑等各個領域中超疏水鋁合金材料的制備。

技術領域

本發明屬于新材料領域，涉及表面改性技術領域，具體涉及一種具有耐磨性和耐熱性的超疏水鋁合金表面及其制備方法。

背景技術

合金材料具有優良的導電性，導熱性和抗蝕性，在航天，航海，橋梁，建筑等各個領域廣泛使用，例如飛機的機身常以鋁合金材料制造。但是，鋁合金制品在使用過程中也會被氧化，并且其表面的氧化膜極易吸附油污色素等污染物，這些均會影響鋁合金制品在實際生活中的應用。所以，對提高鋁合金制品表面的抗污染能力的研究極為重要。

超疏水表面是指與水的靜態接觸角大于150°，并且其滾動角小于10°的表面。它的構造需要兩個必要的條件，一是需要具有微米或納米級粗糙結構；二是具有較低的表面能。中國專利CN1072993088公開了一種超疏水表面的制備方法，首先對表面進行預處理再同通過超音速火焰噴涂方法在預處理表面上制備碳化鎢體系涂層，然后再涂層表面修飾一層低表面能物質，即可獲得超疏水表面。

雖然超疏水表面有許多優秀的性能，例如，自清潔性、抗冰性、防腐蝕性等。但是較差的機械耐久性是仍然需要解決的主要問題，它不僅使得超疏水表面的壽命降低，而且極大的減小了超疏水表面的實際應用范圍。

發明內容

針對現有技術中超疏水表面機械耐久性較差的問題，本發明提供一種具有耐磨性和耐熱性的超疏水鋁合金表面及其制備方法，能夠提高超疏水表面的工作環境適應性(如機械耐久性和熱穩定性等性能)，拓寬超疏水表面的應用市場。且本方法通過噴沙和化學修飾的方法具有經濟、簡單、安全等特點。

本發明采用的技術方案如下：

一種具有耐磨性和耐熱性的超疏水鋁合金表面的制備方法，包括如下步驟：

[1]鋁合金表面預處理：通過噴沙工藝對鋁合金表面進行預處理，預處理后的鋁合金樣品進行清洗和烘干；

[2]浸泡：將經過步驟[1]處理的鋁合金樣品浸泡在全氟辛酸溶液中進行表面改性，表面改性完成后進行烘干，最終得到超疏水鋁合金表面。

采用該技術方案后，通過噴沙工藝和表面改性兩個步驟，能夠制成具有優異的耐磨性和熱穩定性且抗污染能力強的超疏水鋁合金表面。噴沙工藝本是一種用于清洗或粗化材料表面的工藝，尚未有文獻報道其在化學改性制備超疏水表面的過程中能夠增強材料表面的耐磨性和熱穩定性。而本方法結合了兩種工藝，使得相對于現有技術中的其它方法制成的超疏水鋁合金表面，本方法制成的超疏水鋁合金表面的耐磨性和熱穩定性尤為突出。并且該方法不僅節約了成本，降低了環境污染，還能夠實現大批量生產。

優選的，所述噴沙工藝中，噴沙的沙礫大小為24目-160目。該大小范圍內的沙礫能夠通過噴沙工藝在鋁合金表面形成符合要求的微米或納米級粗糙結構。

優選的，步驟[1]中所述預處理后的鋁合金樣品進行清洗和烘干的具體條件為：將噴沙后的鋁合金樣品依次放入丙酮和乙醇溶液中進行超聲清洗，時間各為5min-15min；將清洗后的鋁合金樣品放入80℃-100℃的烘箱中加熱烘干，烘干時間為1h-2h。

優選的，步驟[2]中所述全氟辛酸溶液的濃度為0.01mol-0.05mol，鋁合金樣品在全氟辛酸溶液中浸泡時的環境溫度為60℃-100℃，鋁合金樣品在全氟辛酸溶液中浸泡的時間為4h-12h。