本发明涉及铝合金材料的,具体涉及一种超疏水铝合金及其制备方法。
背景技术:
1、铝是产量仅次于钢铁的第二大类金属材料,由于性能好,用途广,需量大,且回收成本低,被誉为“万能金属”。统计表明:我国现有124个产业中有113个行业使用铝制品,产业关联度高达91%,因而铝产业是国民经济持续发展的重要支柱性原材料产业之一。铝合金的功能性扩展也是重点研究的一部分,其中包括超疏水性。超疏水表面是指水滴的静态接触角大于150°的表面,其中滚动角小于10°的表面为自清洁表面。自然界中有很多超疏水自清洁表面,如荷叶,一些昆虫的翅或腿,水滴不容易湿润这些表面,而且很容易滚落,同时带走表面的污物,从而达到自清洁的效果。人工超疏水表面的制备一直以来都是以模仿荷
2、叶效应作为手段,即在疏水性材料表面构造粗糙结构或对粗糙表面进行疏水性处理,衍生出很多独特的制备方法。在诸多制备超疏水表面的方法中,模板法的工艺成熟且成本相对较低,
3、主要采用纯铝的多孔阳极氧化膜作为模板,在对聚合物进行热挤压成型后构造超疏水表面。但是,此方法得到的聚合物膜由于其与基体的结合力差、施工困难等缺陷,往往难于应用到金属表面。另一种方式是通过在铝合金表面涂覆疏水涂层,从而达到超疏水的效果,但是此种方法存在涂覆层剥落,导致超疏水性丧失的缺陷。因此,提供一种能够长久保持超疏水效果,且易于施工的超疏水铝合金是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述的技术问题,本发明的目的是提供一种超疏水铝合金及其制备方法,通过采用表面负载纳米颗粒的微米颗粒,将其与铝合金进行结合,在铝合金表面形成微米结构与纳米结构相结合的双重粗糙结构,这种结构能使水滴与铝合金接触面内截流大量的空气泡,形成一种复合界面,并通过与钌单原子赋予的低表面能结合,形成超疏水表面,并成功解决了表面疏水膜脱落造成疏水效果下降的弊端。
2、技术方案:一种超疏水铝合金,包括表面负载纳米颗粒的微米颗粒和铝合金基材;
3、所述微米颗粒上具有孔径≤30nm的纳米孔;
4、所述铝合金基材的成分组成为:
5、si:0.05wt.%
6、cu:2.1wt.%
7、mn:0.05wt.%
8、mg:2.5wt.%
9、zr:0.14wt.%
10、余量为al。
11、进一步的,所述表面负载纳米颗粒的微米颗粒和铝合金基材的质量比为(5~20):100。
12、进一步的,所述表面负载纳米颗粒的微米颗粒的粒径为10~40μm,所述纳米颗粒的粒径为60~120nm。
13、进一步的,所述表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
14、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;
15、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌0.5-1h,调节溶液ph至9,继续搅3~4 h,静置24 h;
16、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在50~60℃下干燥;
17、步骤4:在600℃下煅烧5~6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
18、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;
19、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
20、进一步的,所述具有纳米孔的氮化硼颗粒的制备方法如下,以重量份计:取100份硼粉、13氧化铝和12氧化钇和50份无水乙醇及玛瑙球,混合球磨24 h后在80℃下干燥24 h,过筛,模压成型,放入石墨坩锅中,在氮气保护下升温至1000~1850℃,保温2h,反应过程中氮气为0.5个大气压,流量为20 ml/min,随炉冷却至室温,即得。
21、进一步的,所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:(3~4)、蒸汽压强为10~15mpa,维压时间为200~250s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:(3~4)、蒸汽压强为8~10mpa、维压时间为200~250s。
22、进一步的,所述杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:(0.5~1)。
23、进一步的,所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为(2~5):1。
24、进一步的,所述步骤6中高温处理为采用程序升温至400~500℃,升温速率为3~5℃/min,升温后保持时间为50~80min。
25、上述超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
26、s1:将铝合金基材进行熔融,加入表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速200-300rpm下搅拌40min;
27、s2:加快搅拌速度,在转速800-1000rpm下搅拌20-30min;
28、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
29、有益效果
30、本发明通过采用表面负载纳米颗粒的微米颗粒,将其与铝合金进行结合,在铝合金表面形成微米结构与纳米结构相结合的双重粗糙结构,这种结构能使水滴与铝合金接触面内截流大量的空气泡,形成一种复合界面,并通过与钌单原子赋予的低表面能结合,形成超疏水表面。
31、本发明通过将表面负载纳米颗粒的微米颗粒与铝合金混合搅拌结合形成超疏水表面,成功解决了表面疏水膜脱落造成疏水效果下降的弊端,同时还可以重熔构造,依然具有超疏水性。
32、本发明采用蒸汽二次爆破处理,在氮化硼颗粒表面形成大大小小的凸起,与杨梅结构类似,同时又在其表面凸起进一步负载了纳米sio2颗粒,形成纳米级的小凸起,构成具有不同等级粗糙度的双微观结构,从而产生类似于荷叶表面结构的效果,这种排列方式产生了很多的空隙,使得液滴与铝合金表面形成了截留空气泡的复合界面,达到超疏水的效果。
33、4、本发明还在微米颗粒上负载了钌单原子,钌单原子与微米颗粒之间能够形成强作用力,从而降低铝合金整体的表面能,并与粗糙结构协同,增强疏水效果。
34、实施方式
35、本发明提出了一种超疏水铝合金及其制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下将配合实施例来对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
36、实施例1
37、具有纳米孔的氮化硼颗粒的制备方法如下,以重量份计:取100份硼粉、13氧化铝和12氧化钇和50份无水乙醇及玛瑙球,混合球磨24 h后在80℃下干燥24 h,过筛,模压成型,放入石墨坩锅中,在氮气保护下升温至1000℃,保温2h,反应过程中氮气为0.5个大气,流量为20 ml/min,随炉冷却至室温,即得。
38、具有纳米孔的氮化硼颗粒的纳米孔孔径≤30nm,孔隙率为35.6%。
39、实施例2
40、具有纳米孔的氮化硼颗粒的制备方法如下,以重量份计:取100份硼粉、13氧化铝和12氧化钇和50份无水乙醇及玛瑙球,混合球磨24 h后在80℃下干燥24 h,过筛,模压成型,放入石墨坩锅中,在氮气保护下升温至1850℃,保温2h,反应过程中氮气为0.5个大气,流量为20 ml/min,随炉冷却至室温,即得。
41、具有纳米孔的氮化硼颗粒的纳米孔孔径≤30nm,孔隙率为33.9%。
42、实施例3
43、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
44、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3、蒸汽压强为10mpa,维压时间为250s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3、蒸汽压强为8mpa、维压时间为250s;
45、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
46、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
47、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
48、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
49、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
50、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为53.4%,粒径为60~120nm。
51、测定钌单原子的负载率,负载率为5.64%。
52、实施例4
53、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
54、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
55、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
56、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
57、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
58、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
59、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
60、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为55.1%,粒径为60~120nm。
61、测定钌单原子的负载率,负载率为5.61%。
62、实施例5
63、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
64、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:4、蒸汽压强为15mpa,维压时间为200s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:4、蒸汽压强为10mpa、维压时间为200s;
65、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
66、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
67、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
68、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
69、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
70、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为54.3%,粒径为60~120nm。
71、测定钌单原子的负载率,负载率为5.63%。
72、实施例6
73、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
74、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
75、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:0.5;
76、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
77、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
78、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
79、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
80、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为55.0%,粒径为60~120nm。
81、测定钌单原子的负载率,负载率为5.60%。
82、实施例7
83、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
84、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
85、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
86、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
87、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
88、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为2:1;
89、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
90、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为55.1%,粒径为60~120nm。
91、测定钌单原子的负载率,负载率为4.83%。
92、实施例8
93、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
94、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
95、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
96、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
97、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
98、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为5:1;
99、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
100、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为55.0%,粒径为60~120nm。
101、测定钌单原子的负载率,负载率为5.68%。
102、实施例9
103、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
104、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
105、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
106、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
107、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
108、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
109、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至500℃,升温速率为5℃/min,升温后保持时间为50min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
110、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为54.9%,粒径为60~120nm。
111、测定钌单原子的负载率,负载率为5.61%。
112、实施例10
113、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
114、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例2制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
115、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
116、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
117、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
118、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
119、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
120、测定表面负载纳米颗粒的微米颗粒的sio2的负载率和粒径,负载率为54.3%,粒径为60~120nm。
121、测定钌单原子的负载率,负载率为5.17%。
122、以下实施例所用铝合金基材的成分组成为:si:0.05wt.%、cu:2.1wt.%、mn:0.05wt.%、mg:2.5wt.%、zr:0.14wt.%、余量为al。
123、经比较,选取实施例4所制备的表面负载纳米颗粒的微米颗粒进行后续试验。
124、实施例11
125、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
126、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入实施例4制备的5份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
127、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
128、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
129、实施例12
130、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
131、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入实施例4制备的10份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
132、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
133、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
134、实施例13
135、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
136、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入实施例4制备的15份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
137、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
138、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
139、实施例14
140、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
141、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入实施例4制备的20份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
142、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
143、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
144、对比例1
145、本实施例与实施例13的区别在于,采用的表面负载纳米颗粒的微米颗粒不经爆破,粉碎机粉碎,研磨成粒径与实施例4相同具体为:
146、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
147、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入15份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
148、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
149、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
150、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
151、步骤1:微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经粉碎机粉碎,研磨过筛获得微米颗粒;
152、步骤2:取3份硅酸钠、微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
153、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
154、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒;
155、步骤5:将5份负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述负载sio2的杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
156、步骤6:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
157、对比例2
158、2纳米颗粒,具体为:
159、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
160、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入15份表面负载纳米颗粒的微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
161、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
162、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
163、表面负载纳米颗粒的微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
164、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
165、步骤2:将5份杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物加入到1000份水中,在50℃下水浴加热,搅拌12h;所述杨梅状微米颗粒和三氯化钌水合物的质量比为4:1;
166、步骤3:离心洗涤后,将沉淀冻干,冻干产物置于还原性气氛中高温处理,高温处理为采用程序升温至450℃,升温速率为4℃/min,升温后保持时间为60min,即得表面负载纳米颗粒的微米颗粒。
167、对比例3
168、本实施例与实施例13的区别在于,采用的表面负载纳米颗粒的微米颗粒不负载钌单原子,具体为:
169、一种超疏水铝合金的制备方法,包括以下步骤:
170、s1:将100份铝合金基材进行熔融,加入15份负载sio2的杨梅状微米颗粒,在转速250rpm下搅拌40min;
171、s2:加快搅拌速度,在转速1000rpm下搅拌20min;
172、s3:浇铸至模具中,在空气中自然冷却即得超疏水铝合金。
173、负载sio2的杨梅状微米颗粒的制备方法如下,以重量份计:
174、步骤1:杨梅状微米颗粒的制备:取实施例1制备的粒径为1~2cm,具有纳米孔的氮化硼颗粒,经蒸汽爆破处理后,获得杨梅状微米颗粒;所述蒸汽爆破处理具体为二次爆破:首次爆破:将具有纳米孔的氮化硼颗粒置于蒸汽爆破设备中进行首次蒸汽爆破处理获得爆破氮化硼颗粒,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为13mpa,维压时间为230s;二次爆破:将爆破氮化硼颗粒进行清洗干燥后,置于蒸汽爆破设备中进行二次蒸汽爆破处理即可,其中,水料比为1:3.5、蒸汽压强为9mpa、维压时间为230s;
175、步骤2:取3份硅酸钠、杨梅状微米颗粒、0.6份十六烷基三甲基溴化铵和25份水,搅拌1h,调节溶液ph至9,继续搅4 h,静置24 h;杨梅状微米颗粒和硅酸钠的质量比为1:1;
176、步骤3:抽滤,固体置于真空干燥箱中,在55℃下干燥;
177、步骤4:在600℃下煅烧6 h,得负载sio2的杨梅状微米颗粒。
178、利用光学接触角测量仪在室温下测量样品表面水接触角,测量接触角时,使用微量注射器量取体积约为5μl的液滴,在铝合金表面选取5个不同位置进行测量,并取其平均值作为接触角值。测量滚动角时,采用计算机控制样品载物平台,以速度1°/s 进行转动,直到铝合金表面液滴恰好发生滚动,并将此时平台的倾斜角作为其滚动角数值,结果如表1所示:
179、表1
180、 接触角(°) 滚动角(°) 实施例11 153.6 4.2 实施例12 165.9 4.0 实施例13 177.8 3.5 实施例14 179.4 3.7 对比例1 145.2 8.9 对比例2 87.3 9.8 对比例3 170.9 3.9
181、根据国家标准gb/t16865-2023,将各实施例的超疏水铝合金加工成标准拉伸试样,在dns200型电子拉伸试验机上进行室温拉伸,拉伸速率为2mm/min,每个样品测3组数据,取平均值,力学性能如表2所示。
182、表2
183、 屈服强度(mpa) 拉伸强度(mpa) 实施例11 508.9 584.7 实施例12 515.6 589.3 实施例13 523.7 596.2 实施例14 520.4 590.4 对比例1 521.6 597.3 对比例2 519.7 590.8 对比例3 523.4 595.8
184、上述实施例是为了对本技术方案进行清楚、完整的描述,是本发明的部分实施方式,而不是全部的实施方式。但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合或简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。