專利名稱：一種低碳節(jié)能環(huán)保的制備超疏水鋁合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在室溫大氣環(huán)境中采用低耗環(huán)保的方法制備超疏水鋁合金表面。
背景技術(shù)：
近年來，超疏水表面(材料表面與水的接觸角大于150°，并且水滴在表面上的滾動角小于10 °)引起了廣泛的研究興趣。由于液體在超疏水表面上的接觸面積非常小，可以有效地抑制金屬表面氧化、腐蝕、霜凍、電流傳導(dǎo)等現(xiàn)象；另外，超疏水表面的水滴不能在表面穩(wěn)定停留，稍微傾斜表面便會從表面滾落而不留下任何痕跡，因此，超疏水表面在室外天線、外墻涂料、輪船、生物醫(yī)療器械、微流體、汽車擋風玻璃等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。 鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)。具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、加工塑性、抗蝕性和較高的強度。然而， 常用的鋁合金表面處理方法所獲得的金屬表面不具有自清潔性，容易被污染，超疏水鋁合金的制備成功將有助于提高鋁合金的應(yīng)用效率和范圍。要使鋁合金超疏水表面在實際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中真正使用，其制備工藝是關(guān)鍵，也是基礎(chǔ)。近年來，發(fā)展了一些制備鋁合金超疏水表面的技術(shù)，如化學氣相沉積法、電化學沉積法、聚電解質(zhì)交替沉積法、陽極氧化法、等離子體法、化學蝕刻法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的材料如表面能極低的氟化硅氧烷，要么需要特殊的加工設(shè)備如等離子加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過程，因而成本較高，難以產(chǎn)業(yè)化。因此發(fā)明一種低碳節(jié)能環(huán)保的技術(shù)制備超疏水鋁合金表面工藝是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單而且成本低耗能少的在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟
(1)、將平整的鋁合金板材浸入2mol/L鹽酸溶液中預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。 然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥60 90分鐘；
(2)、配制0.4 lmol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)30分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡0. 5 1. 5小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80-100°C中干燥0. 5 1. 5小時；
(3)、在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20 40分鐘，在相對濕度為60 75%， 室溫大氣環(huán)境下干燥20 28小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。上述步驟( 中將鋁合金板材浸入鹽溶液中30分鐘，然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80 100°C中干燥。
上述步驟(3)中在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為60 75%，室溫大氣環(huán)境下干燥M小時。采用上述技術(shù)方案的在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，所用的電解質(zhì)溶液是氯化鈉。所用的表面涂覆材料為硬脂酸、乙醇。超疏水基底材料可以是純鋁或鋁合金。超疏水鋁合金表面與水的接觸角在150° 160°之間，水滴在材料表面的滾動角小于 10°。超疏水鋁合金表面的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范圍為_5°C 40°C、相對濕度為30% 75%的環(huán)境中放置半年，超疏水性質(zhì)沒有發(fā)生變化。綜上所述，本發(fā)明的具有超疏水鋁合金的制備方法操作工藝簡單、低耗環(huán)保、重現(xiàn)性好、無需任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學處理過程，易于產(chǎn)業(yè)化，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明實施例1獲得的超疏水鋁合金表面的掃描電鏡圖； 圖2是本發(fā)明實施例1獲得的超疏水鋁合金表面與水的接觸角測試圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:
首先，將平整的鋁合金板材浸入2 mol/L鹽酸溶液中進行預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥60分鐘；同時配制0.4 mol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)30分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1小時，并用去離子水清洗，在爐溫100°C中干燥1小時。在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為75%，室溫大氣環(huán)境下干燥M小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測試儀測試該涂層表面的潤濕性，參見圖1和圖2，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為IM士2°。實施例2:
首先，將平整的鋁合金板材浸入2 mol/L鹽酸溶液中進行預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥70分鐘；同時配制0.5 mol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)40分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1. 5小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80°C中干燥1小時。在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡25分鐘，在相對濕度為60%，室溫大氣環(huán)境下干燥20小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。實施例3:
首先，將平整的鋁合金板材浸入2 mol/L鹽酸溶液中進行預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥80分鐘；同時配制0.8 mol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)30分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1小時，然后用去離子水清洗， 并在爐溫80°C中干燥0. 5小時。在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡觀分鐘，在相對濕度為75%，室溫大氣環(huán)境下干燥23小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。
實施例4:
首先，將平整的鋁合金板材浸入2 mol/L鹽酸溶液中進行預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥80分鐘；同時配制1 mol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)20分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1. 2小時，然后用去離子水清洗， 并在爐溫90°C中干燥1. 2小時。在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡35分鐘，在相對濕度為75%，室溫大氣環(huán)境下干燥28小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。
權(quán)利要求
1.一種在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是包括如下步驟(1)、將平整的鋁合金板材浸入2mol/L鹽酸溶液中預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜，然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80 的恒溫烤箱中干燥60 90分鐘；(2)、配制0.4 lmol/L NaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80 進行反應(yīng)30分鐘；然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡 0. 5 1. 5小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80-100°C中干燥0. 5 1. 5小時；(3)、在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20 40分鐘，在相對濕度為60 75%，室溫大氣環(huán)境下干燥20 28小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是上述步驟O)中將鋁合金板材與銅板材通過銅導(dǎo)線相連一同浸入80 氯化鈉中反應(yīng)30分鐘， 然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡1小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80-100°C中干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在鋁合金表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是 上述步驟(3)中在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為60 75%，室溫大氣環(huán)境下干燥M小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低耗節(jié)能制備超疏水鋁合金表面的方法，(1)、將平整的鋁合金板材浸入2mol/L鹽酸溶液中預(yù)處理20分鐘，去除表面氧化膜。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后，在80OC的恒溫烤箱中干燥60～90分鐘；(2)、配制0.4～1mol/LNaCl溶液作為電解質(zhì)溶液；將除去氧化膜的鋁合金用銅導(dǎo)線與純度為3N的銅片相連，放入所配制的氯化鈉溶液中加熱至80OC進行反應(yīng)30分鐘。然后取出鋁合金板材用去離子水充分清洗后浸入0.5mol/L高錳酸鉀溶液中浸泡0.5～1.5小時，然后用去離子水清洗，并在爐溫80-100℃中干燥0.5～1.5小時；(3)、在質(zhì)量分數(shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20～40分鐘，在相對濕度為60～75%，室溫大氣環(huán)境下干燥20～28小時，即可制備出鋁合金超疏水表面。
文檔編號B05D3/02GK102383162SQ201110298848
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者吳若梅, 梁叔全, 陳洪 申請人:湖南工業(yè)大學