专利名称：一种低碳节能环保的制备超疏水铝合金的方法
技术领域：
本发明涉及在室温大气环境中采用低耗环保的方法制备超疏水铝合金表面。
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°，并且水滴在表面上的滚动角小于10 °)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，可以有效地抑制金属表面氧化、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。因此发明一种低碳节能环保的技术制备超疏水铝合金表面工艺是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单而且成本低耗能少的在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法，包括如下步骤
(1)、将平整的铝合金板材浸入2mol/L盐酸溶液中预处理20分钟，去除表面氧化膜。 然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥60 90分钟；
(2)、配制0.4 lmol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应30分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡0. 5 1. 5小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80-100°C中干燥0. 5 1. 5小时；
(3)、在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20 40分钟，在相对湿度为60 75%， 室温大气环境下干燥20 28小时，即可制备出铝合金超疏水表面。上述步骤( 中将铝合金板材浸入盐溶液中30分钟，然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80 100°C中干燥。
上述步骤(3)中在质量分数为1%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M小时。采用上述技术方案的在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法，所用的电解质溶液是氯化钠。所用的表面涂覆材料为硬脂酸、乙醇。超疏水基底材料可以是纯铝或铝合金。超疏水铝合金表面与水的接触角在150° 160°之间，水滴在材料表面的滚动角小于 10°。超疏水铝合金表面的超疏水性质稳定，在温度范围为_5°C 40°C、相对湿度为30% 75%的环境中放置半年，超疏水性质没有发生变化。综上所述，本发明的具有超疏水铝合金的制备方法操作工艺简单、低耗环保、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，易于产业化，具有很好的工业化应用前景。
图1是本发明实施例1获得的超疏水铝合金表面的扫描电镜图； 图2是本发明实施例1获得的超疏水铝合金表面与水的接触角测试图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例1:
首先，将平整的铝合金板材浸入2 mol/L盐酸溶液中进行预处理20分钟，去除表面氧化膜。取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥60分钟；同时配制0.4 mol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应30分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1小时，并用去离子水清洗，在炉温100°C中干燥1小时。在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分钟，在相对湿度为75%，室温大气环境下干燥M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，参见图1和图2，结果表明该表面与水的接触角为IM士2°。实施例2:
首先，将平整的铝合金板材浸入2 mol/L盐酸溶液中进行预处理20分钟，去除表面氧化膜。取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥70分钟；同时配制0.5 mol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应40分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1. 5小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80°C中干燥1小时。在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡25分钟，在相对湿度为60%，室温大气环境下干燥20小时，即可制备出铝合金超疏水表面。实施例3:
首先，将平整的铝合金板材浸入2 mol/L盐酸溶液中进行预处理20分钟，去除表面氧化膜。取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥80分钟；同时配制0.8 mol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应30分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1小时，然后用去离子水清洗， 并在炉温80°C中干燥0. 5小时。在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡观分钟，在相对湿度为75%，室温大气环境下干燥23小时，即可制备出铝合金超疏水表面。
实施例4:
首先，将平整的铝合金板材浸入2 mol/L盐酸溶液中进行预处理20分钟，去除表面氧化膜。取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥80分钟；同时配制1 mol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应20分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1. 2小时，然后用去离子水清洗， 并在炉温90°C中干燥1. 2小时。在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡35分钟，在相对湿度为75%，室温大气环境下干燥28小时，即可制备出铝合金超疏水表面。
权利要求
1.一种在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法，其特征是包括如下步骤(1)、将平整的铝合金板材浸入2mol/L盐酸溶液中预处理20分钟，去除表面氧化膜，然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80 的恒温烤箱中干燥60 90分钟；(2)、配制0.4 lmol/L NaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80 进行反应30分钟；然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡 0. 5 1. 5小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80-100°C中干燥0. 5 1. 5小时；(3)、在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20 40分钟，在相对湿度为60 75%，室温大气环境下干燥20 28小时，即可制备出铝合金超疏水表面。
2.根据权利要求1所述的在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法，其特征是上述步骤O)中将铝合金板材与铜板材通过铜导线相连一同浸入80 氯化钠中反应30分钟， 然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0. 5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡1小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80-100°C中干燥。
3.根据权利要求1或2所述的在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法，其特征是 上述步骤(3)中在质量分数为1%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M小时。
全文摘要
本发明公开了一种低耗节能制备超疏水铝合金表面的方法，(1)、将平整的铝合金板材浸入2mol/L盐酸溶液中预处理20分钟，去除表面氧化膜。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后，在80OC的恒温烤箱中干燥60～90分钟；(2)、配制0.4～1mol/LNaCl溶液作为电解质溶液；将除去氧化膜的铝合金用铜导线与纯度为3N的铜片相连，放入所配制的氯化钠溶液中加热至80OC进行反应30分钟。然后取出铝合金板材用去离子水充分清洗后浸入0.5mol/L高锰酸钾溶液中浸泡0.5～1.5小时，然后用去离子水清洗，并在炉温80-100℃中干燥0.5～1.5小时；(3)、在质量分数为1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20～40分钟，在相对湿度为60～75%，室温大气环境下干燥20～28小时，即可制备出铝合金超疏水表面。
文档编号B05D3/02GK102383162SQ201110298848
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者吴若梅, 梁叔全, 陈洪 申请人:湖南工业大学