[发明专利]一种高强铝合金耐久性超双疏表面的制备方法

说明书

本发明提供一种高强铝合金耐久性超双疏表面的制备方法，包括锆‑锰盐混合溶液浸泡处理和疏水疏油溶胶涂敷处理2个步骤，其中锆‑锰盐混合溶液浸泡处理在高强铝合金表面构筑具有特定微/纳结构且具有良好防护作用的膜层，疏水疏油溶胶涂敷处理则可赋予膜层超疏水超疏油的超双疏功能，使得高强铝合金具有优异的自清洁、防腐、耐污、减阻等能力。本发明制备的高强铝合金超双疏表面耐久性好，经受高温低温、强酸强碱、摩擦磨损、紫外光辐射、高压水柱冲击、强腐蚀介质浸泡等多种严酷试验，有望在多个领域获得应用。本发明制备方法工艺简单、操作方便，适用于各种尺寸、形状的高强铝合金工件的处理。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种高强铝合金耐久性超双疏表面的制备方法。

背景技术

材料表面的润湿性对于其应用具有重要影响。超双疏表面是指既超疏水又超疏油的一类表面，这类表面与水和油的接触角均大于150°。相较于单一超疏水的表面，这类超双疏表面的自清洁功能更强，而且防腐、耐污、减阻等方面的性能也更优越。但由于油相物质比水具有更小的表面张力，致使这类超双疏表面的制备难度更大。

高强铝合金具有质轻、比强度高、比刚度高等优点，被广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。以7075铝合金为代表的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金(7×××)是高强铝合金最主要的系列，主要应用于飞机等先进重大装备的主承力结构，如蒙皮、隔框、翼梁等关键部位。鉴于超双疏表面优异的自清洁、防腐、耐污、减阻等能力，制备高强铝合金耐久性超双疏表面有望显著提高由其构成的先进重大装备在复杂、严酷的自然环境中的服役质量，大大减少由于其腐蚀损坏造成的经济损失和人员伤亡。

虽然目前对于超双疏铝表面的制备已经有少量报道，如中国专利CN 106381492A“一种超双疏铝表面的制备方法”和CN 106040561A“一种超双疏层表面铝片的制备方法”，但高强铝合金特别是7×××系Al-Zn-Mg-Cu合金由于含有大量的合金相致使其微结构很不均匀，这大大增加了在其表面制备耐久性超双疏表面的难度，因此，研发针对高强铝合金特别是7×××系Al-Zn-Mg-Cu合金的耐久性超双疏表面意义重大。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种高强铝合金特别是7×××系Al-Zn-Mg-Cu合金耐久性超双疏表面的制备方法，解决目前高强铝合金特别是7×××系Al-Zn-Mg-Cu合金超双疏表面制备技术严重缺乏的问题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强铝合金耐久性超双疏表面的制备方法，包括如下步骤：

①锆-锰盐混合溶液浸泡处理：将清洁的高强铝合金工件浸没于pH值为2.0～4.0、温度为40～60℃的锆-锰盐混合溶液中10～30分钟，取出工件、纯水清洗并吹干；

所述锆-锰盐混合溶液由硫酸锆和氯化锰按摩尔比2～4:1混合而成，换算成硫酸锆的含量，浓度为0.05～0.15mol/L；所述溶液pH值由浓度为0.5mol/L的氢氟酸进行调节；

②疏水疏油溶胶涂敷和固化：滴加适量硅烷偶联剂KH-550到疏水疏油溶胶中，迅速剧烈搅拌均匀，然后均匀涂敷到步骤①处理后的高强铝合金工件表面，将工件于室温下放置12小时，再于60～80℃下烘干4～6小时，即得高强铝合金耐久性超双疏表面；其中，加入的硅烷偶联剂KH-550与溶胶的体积比为1:200；每平方米高强铝合金工件表面涂覆0.02～0.1L溶胶。