[发明专利]铝合金表面粗糙化的超疏水涂层制备方法

说明书

本发明提供了一种铝合金表面粗糙化的超疏水涂层制备方法，包括如下步骤：(1)先将铝合金进行电解抛光处理，然后进行阳极氧化过程，随后进行扩孔处理，得到硬质阳极氧化铝板；(2)以步骤(1)得到的得到硬质阳极氧化铝板作为工作电极为，碳片作为对电极，在电解液中，恒电位阳极氧化设定时间后得到表面具有粗糙化的超疏水涂层的铝合金，所述设定时间根据所需的铝合金表面粗糙度确定。本发明采用的粗糙化方法通过改变二次阳极氧化的时长，可以精确调控表面粗糙度，便于对材料进行优化。同时，由于电解液中加入了低表面能试剂，在构建粗糙结构后，低表面能试剂可立即键合到表面，极大的简化了超疏水表面的制备工艺，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及超疏水表面的制备技术领域，具体地，涉及一种超疏水表面的粗糙化方法，尤其涉及一种铝合金表面粗糙化的超疏水涂层的制备方法。

背景技术

随着全球气候变暖加剧，极端天气频发，严重影响着各种应用于露天环境中材料的使用，减少材料表面与污染介质的直接接触是延长其服役寿命有效途径。超疏水表面是一种与水接触角大于150°且滚动角小于10°的功能性表面，可以有效减少污染介质与材料的接触面积，那么，在这些应用于露天环境中的材料上构建超疏水表面可以极大减少腐蚀介质的污染，从而延长其服役寿命。众所周知，微纳级粗糙结构和低表面能是制备超疏水表面的两个重要因素。目前，超疏水表面的常用制备路径是先制备粗糙结构，再用低表面能试剂对其进行修饰，如化学气相沉积法，溶胶-凝胶法等，由这些方法制备出的表面虽然也能满足超疏水要求，但由于制备过程繁琐且表面粗糙度不可控，也相应提高了生产成本。

铝合金也是一种普遍应用于室外环境的金属材料，然而，金属铝活泼的化学性能又使其在潮湿的环境中极易被污染，影响其服役寿命。目前，采用阳极氧化技术在铝合金基体上制备钝化膜是一种被普遍认可的、能够延长铝合金基体服役寿命的途径。尽管如此，亲水性的阳极氧化膜在苛刻的服役环境中也容易遭受污染，所以仍需对其做进一步的表面处理，例如制备超疏水表面。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超疏水表面的粗糙化方法，便于调控粗糙结构，克服超疏水表面制备过程中表面粗糙度难调控的不足，同时，该法能极大简化超疏水表面的制备路径，提高生产效率。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

本发明提供一种铝合金表面粗糙化的超疏水涂层制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)、制备硬质阳极氧化模板：先将铝合金进行电解抛光处理，然后进行阳极氧化过程，随后进行扩孔处理，得到硬质阳极氧化铝板；所述铝合金优选6系铝合金；

步骤(2)、二次阳极氧化制备超疏水表面：以步骤(1)得到的得到硬质阳极氧化铝板作为工作电极，碳片作为对电极，在电解液中，恒电位阳极氧化设定时间后得到表面具有粗糙化的超疏水涂层的铝合金，然后用乙醇冲洗表面，120℃下干燥1-2h，所述设定时间根据所需的铝合金表面粗糙度确定。

优选的，按质量百分比，所述步骤(2)中电解液包含以下组分：0.5-2wt％TiO₂、0.005-0.01wt％十二烷基硫酸钠、1-2wt％低表面能含氟硅烷，余量为导电乙醇。

优选的，所述低表面能含氟硅烷为全氟辛基三乙氧基硅烷或全氟癸基三甲氧基硅烷等。

优选的，所述导电乙醇的配制方法是，在乙醇中，加入过量的硫酸铁粉末，充分搅拌，静置后取上清液得到导电乙醇。因二者的氧化还原反应能促进离子迁移，增加乙醇导电性。

优选的，所述步骤(2)中，二次阳极氧化的恒电位是指直流电源，恒压80V。

优选的，所述步骤(2)中，二次阳极氧化的设定时间为5-20min，电解温度优选20-25℃。