专利名称：一种超疏水磷化膜铝合金材料及其制备方法
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磷化膜铝合金材料及其制备方法。
背景技术：
近近年来，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，发展了一些制备招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磷化膜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磷化膜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:一种超疏水磷化膜铝合金材料，所述铝合金材料表面为草绿色的磷化膜，表面与水的接触角在150° -160°之间,水滴在表面的滚动角小于10°。一种如上述的超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，制备包括以下顺序的工艺步骤:(I)将表面匀质光滑的铝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8-30分钟，并烘干；(2)将铝材浸入30°C _40°C酸性化学处理液中7-15小时进行粗糙化腐蚀处理。(3)用去离子水充分清洗，并在炉温80_100°C中干燥或自然晾干；(4)置入氧化剂中氧化5-25分钟；(5)放入表面涂覆溶液中进行表面浸泡涂覆处理:室温下浸泡20-30分钟；(6)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24-30小时；即得超疏水磷化膜铝合金材料。所述步骤2中酸性化学液为0.2-0.3mol/L草酸和0.5-1.5mol/L NaCl混合溶液。所述步骤4中的氧化剂为0.8-2.5mol/L磷酸和1_2.5mol/L硫酸混合溶液组成。所述步骤5中表面涂覆溶液为0.5% -2%的硬脂酸乙醇溶液。所述铝材为纯铝或铝合金材料。本发明的有益效果在于:本发明的超疏水磷化膜铝合金材料，铝合金材料表面为草绿色的磷化膜，表面与水的接触角在150° -160°之间,水滴在表面的滚动角小于10°，具有良好的疏水性；本发明的超疏水磷化膜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。
图1.本发明实施例1·获得的超疏水磷化膜铝合金材料的扫描电镜2.本发明实施例1获得的超疏水磷化膜铝合金材料与水的接触角测试图
具体实施方式
:本发明的超疏水磷化膜铝合金材料，所述铝合金材料表面为草绿色的磷化膜，表面与水的接触角在150° -160°之间,水滴在表面的滚动角小于10°。以下以几则实施例进行介绍本发明超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法:实施例1:先将铝合金板材进行机械磨光和抛光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去离子水分别清洗8分钟。将0.2mol/L草酸和0.5mol/L NaCl混合溶液混合并充分搅拌制成槽液；将铝合金板材浸入30°C槽液中7小时，随后用去离子水充分清洗，并在炉温80°C中干燥。然后将铝片放入0.8mol/L磷酸和lmol/L硫酸混合溶液氧化剂氧化25分钟，将反应后的铝板材用蒸馏水清洗并烘干或是自然干；在质量分数为0.5%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20分钟，在相对湿度为60%，室温大气环境下干燥24小时，即可制备出铝合金超疏水表面。用0CA20接触角测试仪测试该涂层表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角分别为 157±2。和 154±2°。实施例2首先，先将铝合金板材进行机械磨光和抛光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去离子水分别清洗15分钟。将0.25mol/L草酸和0.8mol/L NaCl混合溶液混合并充分搅拌制成槽液；将铝合金板材浸入30°C -40°C槽液中13小时，随后用去离子水充分清洗，并在炉温80-100°C中干燥。然后将招片放入1.75mol/L磷酸和1.84mol/L硫酸混合溶液氧化剂氧化11分钟，将反应后的铝板材用蒸馏水清洗并烘干或是自然干；在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡28分钟，在相对湿度为60-75%，室温大气环境下干燥24小时，即可制备出铝合金超疏水表面。用0CA20接触角测试仪测试该涂层表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角分别为155±2°和152±2°。实施例3首先，先将纯铝板材进行机械磨光和抛光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去离子水分别清洗15分钟。将0.27mol/L草酸和lmol/L NaCl混合溶液混合并充分搅拌制成槽液；将铝合金板材浸入30°C -40°C槽液中14小时，随后用去离子水充分清洗，并在炉温80-100°C中干燥。然后将招片放入1.75mol/L磷酸和1.84mol/L硫酸混合溶液氧化剂氧化12分钟，将反应后的铝板材用蒸馏水清洗并烘干或是自然干；在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡29分钟，在相对湿度为60-75%，室温大气环境下干燥24小时，即可制备出铝合金超疏水表面。用0CA20接触角测试仪测试该涂层表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角分别为154±2°和148±2°。实施例4首先，先将铝合金板材进行机械磨光和抛光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去离子水分别清洗30分钟。将0.3mol/L草酸和1.5mol/L NaCl混合溶液混合并充分搅拌制成槽液；将铝合金板材浸入30°C -40°C槽液中15小时，随后用去离子水充分清洗，并在炉温80-100°C中干燥。然后将铝片放入2.5mol/L磷酸和2.5mol/L硫酸混合溶液氧化剂氧化5分钟，将反应后的铝板材用蒸馏水清洗并烘干或是自然干；在质量分数为2%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分钟，在相对湿度为60-75%，室温大气环境下干燥24小时，即可制备出铝合金超疏水表面。用0CA20接触角测试仪测试该涂层表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角分别为156±2°和152±2°。以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请 专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种超疏水磷化膜铝合金材料，其特征在于:所述铝合金材料表面为草绿色的磷化膜，表面与水的接触角在150° -160°之间,水滴在表面的滚动角小于10°。
2.一种如权利要求1所述的超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，其特征在于，制备包括以下顺序的工艺步骤: (1)将表面匀质光滑的铝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8-30分钟，并烘干； (2)将铝材浸入30°C_40°C酸性化学处理液中7-15小时进行粗糙化腐蚀处理。
(3)用去离子水充分清洗，并在炉温80-100°C中干燥或自然晾干； (4)置入氧化剂中氧化5-25分钟； (5)放入表面涂覆溶液中进行表面浸泡涂覆处理:室温下浸泡20-30分钟； (6)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24-30小时；即得超疏水磷化膜铝合金材料。
3.根据权利要求2所述超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中酸性化学液为0.2-0.3mol/L草酸和0.5-1.5mol/L NaCl混合溶液。
4.根据权利要求2所述超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的氧化剂为0.8-2.5mol/L磷酸和1-2.5mol/L硫酸混合溶液组成。
5.根据权利要求2所述超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中表面涂覆溶液为0.5% -2%的硬脂酸乙醇溶液。
6.根据权利要求2所述超疏水磷化膜铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝材为纯招或招合金材料。
全文摘要
本发明涉及金属材料处理技术领域，尤其是指一种超疏水磷化膜铝合金材料及其制备方法；本发明的超疏水磷化膜铝合金材料，铝合金材料表面为草绿色的磷化膜，表面与水的接触角在150°-160°之间，水滴在表面的滚动角小于10°，具有良好的疏水性；本发明的超疏水磷化膜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。
文档编号C23C22/07GK103243319SQ20121010714
公开日2013年8月14日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者陈洪, 吴若梅, 蒋海云 申请人:东莞市才智坊新材料有限公司