[发明专利]一种铝基超疏水防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明属于金属超疏水和防腐蚀技术领域，本发明公开了一种铝基超疏水防腐涂层及其制备方法，采用铜的化合物和水合肼在室温条件下发生化学反应生成铜纳米颗粒从而在铝基材表面制备出性能优越的铝基超疏水涂层。具体方法是：将预处理的铝基材料放入一定浓度的含铜溶液中，再缓慢滴加适量的水合肼，反应6‑30小时后，得到铝基超疏水涂层材料。本发明不需要使用低表面能物质进一步疏水改性，因此，具有制备工艺简单、成本低廉、绿色环保等优点，并且所制备的涂层具有耐用性强和防腐性能很好等优点。该涂层放置在空气中一年时间还能保持良好的超疏水性。浸泡在酸、碱、盐溶液中一个小时后仍能保持超疏水性。

技术领域

本发明属于金属防腐涂层材料技术领域，具体涉及铝基超疏水防腐涂层及其制备方法。

背景技术

铝作为地球上储量最多的元素之一，在地表中的储量仅比氧和硅少，是金属元素中储量最多的元素，也是工业有色金属中使用量最大，产量最多，应用量最广泛的金属材料。然而，铝及其合金因其本身很活泼，而且表面自由能比较高，从而使其在溶液中易被腐蚀，特别是中性水溶液中的阴性氯离子很容易渗透进铝合金的氧化物多孔表面而使铝及其合金基质被腐蚀。这就在一定程度上限制了铝及其合金的应用和发展，并且同时带来了很大的浪费和环境污染。因此，寻求一种能够减缓铝金属腐蚀的防腐蚀涂层构筑方法是铝金属行业的当务之急。

超疏水涂层由于其表面微纳米双重结构和表面低表面能的协同，可以在金属与腐蚀介质中间形成一层空气介质，阻碍腐蚀介质与金属接触，进而大幅度减少腐蚀溶液与金属表面的接触，从而使其具有自清洁、防腐蚀、防污染等特性。另外，超疏水涂层即可作为金属表面的防腐保护层，又对环境较为友好。为此，在铝金属基底表面制备一层超疏水涂层是一种有效解决上述问题的表面处理方法，进而逐渐被用于金属防腐领域。目前，用于铝金属的超疏水防腐涂层的制备过程包括两个步骤。通常，先在铝金属表面构建微纳米粗糙结构，然后利用低表面能物质进行表面疏水化修饰。申请号为201711245530的专利公开了一种铝合金仿生超疏水表面的制备方法，首先将含氟聚氨酯预涂在铝合金板上，处理后的铝合金板再浸入到纳米SiO₂溶液中，反应12～16h，然后取出铝合金板于80～100℃烘干，即可得到铝合金仿生超疏水表面。申请号为201611094510的专利公开了一种激光打标机制备铝合金超疏水功能表面的方法，首先将铝合金样品打磨、超声清洗并烘干，然后采用红外激光打标机对铝合金样品表面进行激光扫面处理，再将激光微加工后的铝合金样品放入十六烷基三甲基硅烷的乙醇溶液中浸泡进行疏水化处理，使铝合金样品表面形成一层疏水膜。该处理工艺复杂，采用激光加工工艺后还要进一步化学刻蚀，再者还需要用低表面能物质对表面进行疏水化修饰才能有效地获得铝合金超疏水表面。专利CN 114686103 A公开了一种超疏水防腐复合涂层的构筑方法。先制备ZnPA@ZIF-8/PDA-MoS₂纳米复合材料，再采用低表面物质1H，1H，2H，2H全氟辛基三乙氧基硅烷或1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷对进行疏水改性，从而制备得到超疏水的ZnPA@ZIF-8/PDA-MoS₂纳米复合材料。然后通过层层喷涂法将成膜物质、交联剂、超疏水Zn PA@ZIF-8/PDA-MoS₂纳米复合材料依次喷涂于金属基体表面，得到超疏水防腐复合涂层。由于1H，1H，2H，2H全氟辛基三乙氧基硅烷或1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷是含有毒的氟有机物质，所以制备工艺既不环保又不耐用。