[发明专利]一种超疏水铝箔的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水铝箔表面的处理方法。

背景技术

铝箔具有质轻、可延展、导电导热性能好等优点，广泛应用于空调散热器、汽车散热器、电缆等领域。普通铝箔表面呈亲水性，易发生凝露、腐蚀、微生物污染、结霜等问题。超疏水表面具有抗凝露、耐腐蚀、自清洁、抗结霜等特性，可显著提升铝箔的使用性能，具有重要的经济效益和社会效益。

经过多年的发展，目前已有多种制备铝及铝合金超疏水表面的方法被报道，例如湿化学刻蚀法、有机和/或无机物涂层法、阳极氧化法等。但对于铝箔超疏水表面的制备，现有技术还存在着以下问题：

（1）基底损伤较大

部分技术通过自上而下的刻蚀手段获得超疏水表面所需要的粗糙结构，但是对基底的损伤较大。例如，湿化学刻蚀法多采用含有盐酸、氢氧化钠的溶液进行刻蚀，反应较为剧烈，不易控制，腐蚀铝箔时易在有残余应力、缺陷等部位发生穿透现象。

（2）处理工艺复杂

阳极氧化法是铝及其合金表面处理的常用工艺，但是需要和喷砂处理、等离子体处理等技术工艺结合，对样品表面进行处理，才能制备出超疏水表面，工艺较为复杂。

发明内容

本发明提供一种能够减少铝箔损伤，且铝箔表面的微米-纳米复合结构均匀的超疏水铝箔的表面处理方法。

本发明采用如下技术方案：

一种超疏水铝箔的表面处理方法，包括如下处理步骤：

（1）前处理：将铝箔经丙酮、去离子水超声清洗，吹干后浸入1mol/L NaOH水溶液中处理30~60s，然后依次用乙醇、去离子水清洗，吹干后备用；所述铝箔厚度小于0.1mm，铝元素含量为99.5%；

（2）粗糙结构构建：配制磷酸和氯化钠的混合水溶液，在70℃的恒温水浴槽中恒温加热，然后将前处理后的铝箔浸泡在其中，12min后取出，用乙醇、去离子水清洗并吹干；所述的磷酸和氯化钠的混合水溶液中，磷酸的浓度为85~128g/L，氯化钠的浓度为10~25g/L；

（3）化学改性：将混合水溶液处理后的铝箔在70℃的液态硬脂酸中浸泡1h，然后在70℃的热乙醇中涮洗，最后在烘箱中于80℃下固化30min，即可制备出具有超疏水特性的铝箔表面。

采用本发明的方法制备的铝箔超疏水表面，具有以下特点：

（1）    混合水溶液对铝箔的损伤小。目前普遍使用的盐酸水溶液刻蚀剂酸性较强，对本发明所述的铝箔进行处理时，极易发生局部穿透；而磷酸的酸性比盐酸弱，相对而言，对铝箔的刻蚀速度比盐酸慢。因此，混合水溶液对铝箔的处理时间更易控制，另一方面降低了对铝箔基体的损伤，避免了处理过程中铝箔的穿透现象，实现对本发明所述的铝箔的刻蚀处理，以构建所需的粗糙结构。

（2）    混合水溶液处理后的铝箔表面具有均匀的微米-纳米复合结构。混合水溶液中的氯离子穿透力较强，可在磷酸与铝箔反应的同时，加深对铝箔深度方向的刻蚀，从而构建出具有一定深度的粗糙结构，使得表面粗糙度增大，这有利于提高表面的超疏水性。在实例1的图1中可见，铝箔表面有很多“阶梯”状粗糙结构，尺寸5~10μm，深5~15μm，同时，这些微米级结构上又有大量200~500nm的阶梯结构，因此形成了所谓的微米-纳米复合结构。

（3）    制备的铝箔超疏水表面静态水滴接触角大于150°，且对水滴的黏附性很弱，水滴易脱落。例如，采用实例1的方案制备的铝箔超疏水表面的接触角为153°，水滴易脱落，见图2和图3。

本发明的铝箔超疏水表面可应用于空调换热器翅片铝箔，不但可自清洁、提高耐蚀性，还可使翅片抗凝露、抗结霜。同时，本发明提供的制备工艺基于湿化学刻蚀法，所需原材料为丙酮、磷酸、氯化钠、硬脂酸、乙醇等常见溶剂，所需设备为超声波清洗机、恒温水浴槽、箱式电炉等常见设备，工艺步骤和设备操作十分简单。根据生产规模的需求，通过适当调整即可满足要求，效率高、成本低。

附图说明：

图1为实例1中超疏水铝箔表面的扫描电镜图；

图2为实例1中超疏水铝箔表面的水滴形态；

图3为实例1中超疏水铝箔表面水滴黏附性测试图。

具体实施方式

实例1

（1）将0.04mm厚铝箔（铝元素含量为99.5%）依次用丙酮、去离子水超声清洗并吹干，随后浸入1mol/L的NaOH水溶液中处理，时间30~60s，在本实施例中，处理时间为30s，以去除铝箔表面氧化膜；