[發(fā)明專利]一種在鋁合金多孔氧化膜表面制備超疏水鋰鋁類水滑石涂層的方法

有效

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• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113445051B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于思榮;宋原吉;朱光;尹曉麗;王麗媛;王珺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C25D11/16;C23C18/12
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本發(fā)明涉及一種在鋁合金多孔氧化膜表面制備超疏水鋰鋁類水滑石涂層的方法，屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域。首先，對鋁合金表面進行預(yù)處理、超聲清洗；然后，配制電解液，以鋁合金試樣作為陽極，石墨作為陰極，通過陽極氧化工藝在鋁合金表面制備多孔氧化膜；隨后配制一定濃度的碳酸鋰水溶液，將制備了多孔氧化膜的試樣浸泡在其中，并水浴加熱25?35min，在40?60℃下保溫，獲得鋰鋁類水滑石涂層；最后，將試樣浸泡在月桂酸鈉水溶液中進行化學(xué)修飾來降低其表面能，獲得了超疏水性能，去離子水在該涂層表面的接觸角超過150°，滾動角低于10°。該方法工藝簡單，對試樣形狀和尺寸無特殊要求，成本低廉，易于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在鋁合金多孔氧化膜表面制備超疏水鋰鋁類水滑石涂層的方法，屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域。具體涉及對鋁合金表面進行預(yù)處理、陽極氧化處理、水浴法原位生長鋰鋁類水滑石和低能化學(xué)修飾，從而使鋁合金多孔氧化膜表面獲得具有超疏水功能的鋰鋁類水滑石涂層的制備方法。

背景技術(shù)

隨著表面工程技術(shù)及仿生學(xué)的發(fā)展，研究人員研究了自然界存在的“荷葉效應(yīng)”這一超疏水現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)荷葉表面、蜻蜓翅膀、水黽的腿等部位之所以具備超疏水性能，是由于其表面大多具備微納米結(jié)構(gòu)與低能物質(zhì)。受此啟發(fā)，科研人員采用陽極氧化法、水熱反應(yīng)法、刻蝕法、溶膠-凝膠法、電沉積法等方法，在材料表面制備微納米結(jié)構(gòu)，再加以低能物質(zhì)修飾，制備出了具有自清潔、防覆冰、耐腐蝕等性能的超疏水涂層。在鋁合金表面制備超疏水涂層可有效提高鋁合金的耐腐蝕性能，對拓寬鋁合金材料的應(yīng)用范圍，提高鋁合金在腐蝕、低溫等惡劣環(huán)境中的使用性能具有重要意義。

層狀雙金屬氫氧化物(LDH)是水滑石(HT)和類水滑石化合物(HTLCs)的統(tǒng)稱，由這些化合物插層組裝的一系列超分子材料稱為水滑石類插層材料(LDHs)，而鋰鋁類水滑石是LDHs的一種。LDHs具有獨特的層狀結(jié)構(gòu)和物化性能，隨著現(xiàn)代分析技術(shù)和測試手段的不斷發(fā)展和應(yīng)用，人們對其結(jié)構(gòu)和性能開始深入研究。國內(nèi)外研究學(xué)者目前公開發(fā)布的LDH制備技術(shù)主要有共沉淀法、水熱合成法、焙燒復(fù)原法等制備LDHs粉末，還有通過水熱反應(yīng)法、水浴法在經(jīng)過預(yù)處理的鋁合金表面制備LDH涂層。中國專利(公開號為CN109847757B，公開日期為2019年11月5日)公開了一種制備鋰鋁水滑石衍生鎳基催化劑的方法，該方法中用硝酸鋰、硝酸鎳、硝酸鋁的混合溶液與碳酸鈉和氫氧化鈉的混合溶液進行共沉淀反應(yīng)，經(jīng)老化、干燥后獲得具有Li-Al碳酸根型類水滑石結(jié)構(gòu)的催化劑前驅(qū)體。中國專利(公開號為110526612A，公開日期為2019年12月3日)公開了一種應(yīng)用于大水灰比硫鋁酸鹽水泥基材料中的鋰鋁類水滑石衍生物的制備方法，該方法中以硝酸鋰或碳酸鋰為鋰源、硝酸鋁或硫酸鋁為鋁源，配置成混合鹽溶液；用氫氧化鈉或氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀配置成混合堿溶液；最后將配置好的混合鹽溶液、混合堿溶液、可溶性鹽溶液(文中所述為碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鉀、硝酸鉀、硝酸鈣和硝酸鎂中的一種)混合轉(zhuǎn)置于反應(yīng)釜中，通過水熱反應(yīng)獲得鋰鋁類水滑石粉末。以上專利公開的共沉淀法、水熱反應(yīng)法制備出的鋰鋁類水滑石以粉末狀態(tài)存在，且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，若要應(yīng)用于超疏水領(lǐng)域，還需通過噴涂等方式加工處理，成本增加，反應(yīng)過程難以控制，不利于推廣應(yīng)用。

目前國內(nèi)外對鋁合金表面利用鋰鋁類水滑石制備超疏水涂層的研究鮮有報道。本發(fā)明采用水浴法在通過陽極氧化法制備了多孔氧化膜的6063鋁合金表面制備出了具有片-針狀或3D骨架狀結(jié)構(gòu)的鋰鋁類水滑石涂層，使用月桂酸鈉水溶液對其進行低能化學(xué)修飾后，獲得超疏水性能。本發(fā)明涉及的方法操作簡便，易于控制反應(yīng)過程，生產(chǎn)效率高，成本低廉，有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在開發(fā)一種在鋁合金多孔氧化膜表面制備超疏水鋰鋁類水滑石涂層的方法，使鋁合金表面具有優(yōu)異的超疏水特性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體工藝流程如下：