[发明专利]一种超疏水多孔铝合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料处理技术领域，尤其是指一种超疏水多孔铝合金材料及其制备方法。

背景技术

近年来，超疏水表面(材料表面与水的接触角大于150°，并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广泛的研究兴趣。由于液体在超疏水表面上的接触面积非常小，可以有效地抑制表面氧化、腐蚀、霜冻、电流传导等现象；另外，超疏水表面的水滴不能在表面稳定停留，稍微倾斜表面便会从表面滚落而不留下任何痕迹，因此，超疏水表面在室外天线、外墙涂料、轮船、生物医疗器械、微流体、汽车挡风玻璃等领域都具有广泛的应用前景。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业。具有优良的导电性、导热性、加工塑性、抗蚀性和较高的强度。然而，常用的铝合金表面处理方法所获得的金属表面不具有自清洁性，容易被污染，超疏水铝合金的制备成功将有助于提高铝合金的应用效率和范围。

要使铝合金超疏水表面在实际工农业生产及日常生活中真正使用，其制备工艺是关键，也是基础。近年来，发展了一些制备铝合金超疏水表面的技术，如化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、等离子体法、化学蚀刻法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料如表面能极低的氟化硅氧烷，要么需要特殊的加工设备如等离子加工设备或复杂的工艺过程，因而成本较高，难以产业化，且生产的铝合金超疏水表面与水的接触角小于150°，水滴在表面的滚动角大于10°，疏水性能不佳。

发明内容

本发明在于针对目前超疏水多孔铝合金材料疏水性能不佳、制造工艺设备复杂及成本较高的问题，而提供解决以上问题的一种超疏水多孔铝合金材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超疏水多孔铝合金材料，所述铝合金材料表面为暗红色，表面与水的接触角在150°～166°之间，水滴在表面的滚动角小于10°。

一种如上所述的超疏水多孔铝合金的制备方法，其特征在于，制备包括以下顺序的工艺步骤：

(1)将表面匀质光滑的纯铝或铝合金板材进行机械磨光和抛光，去除表面缺陷和氧化膜，用去离子水清洗5-35分钟，并烘干；

(2)用0.5-3mol/L盐酸溶液浸泡板材5-25分钟，并用去离子水清洗，烘干；

(3)配制化学处理液为0.015-0.4mol/L的Cu(NO₃)₂与0.8-5g/L的NaCl混合溶液。然后将铝板材浸入化学处理液中，反应时间均为30-150分钟，使其表面形成尖晶石型CuAl₂O₄纳米晶，将反应后的铝板材用蒸馏水清洗并烘干或是自然干；

(4)然后将铝片放入质量分数为0.2-3％的硬脂酸乙醇溶液中浸泡，时间为10-50分钟，温度为5-45℃，降低其表面自由能；

(5)用适量无水乙醇清洗，取出再用清水冲净，在相对湿度为60～75％，室温大气环境下干燥4-45小时；即得所述的超疏水多孔铝合金。

所述步骤1中清洗时间为25分钟。

所述步骤2中盐酸溶液浓度为2mol/L，浸泡时间为15分钟。

所述步骤3中Cu(NO₃)₂的浓度为0.2mol/L，NaCl的浓度为3g/L，反应时间均为80分钟。

所述步骤4中的硬脂酸乙醇溶液的浓度为1％，浸泡时间为30分钟，温度为室温25℃。

所述步骤5中对湿度为65％，室温大气环境下干燥24小时。

本发明的有益效果在于：本发明的超疏水多孔铝合金材料，为暗红色，表面与水的接触角在150°～166°之间，水滴在表面的滚动角小于10°，具有良好的疏水性；本发明的超疏水多孔铝合金材料制备方法，制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，可在传统工艺上进行改进，成本低廉，具有很好的工业化应用前景。

附图说明

图1.本发明实施例1获得的超疏水铝合金表面的扫描电镜图

图2.本发明实施例1获得的超疏水铝合金表面与水的接触角测试图

具体实施方式：

实施例1