本发明涉及建筑模板技术领域，尤其涉及一种具有自润滑膜层的铝合金模板及其加工方法。
背景技术：
建筑模板由面板和支撑系统组成，面板是使混凝土成形的部分；支撑系统是稳固面板位置和承受上部荷载的结构部分。模板的质量关系到混凝土工程的质量，关键在于尺寸准确、组装牢固、拼缝严密、装拆方便等。应根据建筑结构的形式和特点选用恰当形式的模板，才能取得良好的技术经济效果。
随着国民经济的发展和人民生活水平的逐步提高，人们对居住和工作场地的要求也不断提高。许多国家的经验证明，它是经济发展和社会进步的必然趋势。建筑业的进步不仅要求建筑物的质量、功能要完善，而且要求其美观、环保且无害人体健康等。这就要求发展多功能和高效的新型建材及制品，只有这样才能适应社会进步的要求。使用新型建筑材料及制品，可以显著改善建筑物的功能，增加建筑物的使用面积，提高抗震能力，便于机械化施工和提高施工效率，而且同等情况下可以降低建筑造价。人们对新型建筑材料的呼声越来越高。
传统三大原材模板已经满足不了当前的建筑行业日益增长的质量要求。一、最传统的木模板，比较常见的是杨木模板和松木模板，这种模板相对而言比较轻，成本略低，但其强度低，不防水，易霉变腐烂，重复使用率低，需要消耗木材资源，不利于生态环境和森林资源的保护；竹模板的缺点也是重复使用率低，且不可回收。二、钢模板，顾名思义是钢质的，强度非常大，需要消耗大量脱模剂，且施工进度受天气影响，拆模后混凝土表现非常好但重量过重，施工需机械设备协助，易生锈，且在混凝土浇注过程中易与混凝土粘合在一起，脱模困难，费工费料。三、塑料模板，不怕水，耐用，但刚性差，易变型，且成本高。
在上述三大原材模板的发展基础上，铝合金模板支撑体系应运而生。铝合金模板支撑体系技术，是国际上特别是日本、巴西、香港等国家和地区近年来不断发展、广泛使用的一种新型模板支撑体系。其自重轻、刚度大，并能很好地控制混凝土结构面的外观及工程进度。然而，现有的铝合金模板也存在钢模板存在的问题，一个是与混凝土相结合的部分易被混凝土腐蚀，另一个问题是在混凝土浇注过程中易与混凝土粘合在一起，脱模困难，影响铝合金模板的循环使用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有自润滑膜层的铝合金模板，使现有技术中的建筑用铝合金模板不易受水泥腐蚀、拆模时容易与水泥脱离。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种具有自润滑膜层的铝合金模板，包括铝合金模板基材和形成于铝合金模板基材表面的自润滑膜层，所述自润滑膜层含有碳纳米管、纳米聚四氟乙烯和al203，所述自润滑膜层的厚度为40～60μm，所述自润滑膜层的静态接触角为162.8°。
本发明还提供了一种具有自润滑膜层的铝合金模板的加工方法，具体包括以下步骤：
1)基材的杂质处理：先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入naoh和na3po4的混合溶液中5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥备用；
2)基材的抛光处理：将经步骤一处理的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括400～500g/l的naoh、150～180g/l的nano2、30～40g/l的naf、20～30g/l的na3po4；
3)复合氧化膜的制备：将经步骤一经处理的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于120v的电压下室温高压复合阳极氧化1～2h，然后用去离子水反复冲洗，干燥，得到表面覆有al203/聚四氟乙烯复合氧化膜的铝合金模板，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.0～1.5ml/l的20％聚四氟乙烯乳液；
4)微孔的加工：将步骤三得到的表面覆有al203/聚四氟乙烯复合氧化膜的铝合金模板浸入去离子水中，然后利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为6～10w，重复频率为20khz，铝合金模板基材距离水面的高度为15～30mm，加工完成后用去离子水冲洗干净后干燥备用；
5)碳纳米管的处理：取碳纳米管加入10体积的浓度为2.6mol/l的硝酸溶液中，与40℃下汇流24h，冷却后离心分离，用去离子水洗涤至中性后过滤、干燥，得到纯化的碳纳米管，然后取纯化的碳纳米管，依次加入10倍体积的浓硝酸和30倍体积的浓硫酸，超声波分散5h后离心分离，然后用去离子水洗涤至中性，干燥，得到改性碳纳米管；
6)微孔的填充：将改性碳纳米管通过的物理气相沉积法的方式填充到步骤四钻的微孔，并压实，再于320～330℃下热处理1～3h，热处理完成后自然冷却至室温即可。
进一步，步骤1)中的naoh和na3po4的混合溶液中，naoh和na3po4的摩尔比为5:1～3:1。
进一步，步骤1)中的naoh和na3po4的混合溶液的温度为80～85℃。
进一步，步骤三所述的氧化电压在30s内线性调节到预设定值120v，并保持到实验结束，峰值电流密度为4.0～6.0a/dm2。
进一步，步骤4)中激光的功率为6～8w，铝合金模板基材距离水面的高度为20～25mm。
进一步，步骤5)中的碳纳米管直径为15～20nm,长度为6～10nm。
进一步，步骤5)中的超声波的频率为32khz，分散速度45r/s。
本发明的有益效果：
1.本发明通过阳极氧化在铝合金模板表面形成al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层，在纳米聚四氟乙烯的作用下具有在自润滑的功能，且膜层均匀致密，耐腐蚀性强、摩登硬度强、摩擦系数小，能够经受水泥的腐蚀，降低浇筑过程中混泥土对模板的磨损，混泥土在模板表面的粘附性弱，易于铝合金模板从浇筑物上分离，浇筑墙体的平整度高，在使用后只需用水清洗建筑铝合金模板即可，不需要投入大量人工和脱模剂来清除附着在建筑铝合金模板上的水泥；
2.本发明在铝合金模板表面制备的al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层上进一步进行打孔填充改性碳纳米管，碳纳米管的圆筒状的石黑层之间容易滑动或转动，具有类似于石墨的润滑性能，将碳纳米管打孔填充到al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层中将可进一步降低膜层表面的摩擦系数，提高膜层的机械性能；
3.本发明改性碳纳米管的表面带上了羧基及羟基基团，使碳纳米管与al203及聚四氟乙烯间的相互作用增强，且碳纳米管表面酸根离子的离解使碳管间的相互排斥作用增强，相互缠绕程度明显减弱，使碳管的分散性能显著提高，从而制备出分散均匀的稳定的碳管悬浮液，使碳纳米管的沉积更加均匀，填充更加致密均匀。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
一种具有自润滑膜层的铝合金模板，包括铝合金模板基材和形成于铝合金模板基材表面的自润滑膜层，所述自润滑膜层含有碳纳米管、纳米聚四氟乙烯和纳米sio2，所述自润滑膜层的厚度为40～60μm，所述自润滑膜层的静态接触角为162.8°
具有自润滑膜层的铝合金模板的加工实施例一
先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入摩尔比为5:1的naoh和na3po4的混合溶液中，于80～85℃的条件下浸泡5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥；将干燥的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括400g/l的naoh、150g/l的nano2、30g/l的naf、20g/l的na3po4；将抛光后的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于30s内线性调节到预设定值120v，然后于120v的电压下室温高压复合阳极氧化1h，峰值电流密度为4.0a/dm2，再用去离子水反复冲洗，干燥，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.0ml/l的20％聚四氟乙烯乳液；将处理后的铝合金模板浸入去离子水中，利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为6w，重复频率为20khz，铝合金模板基材距离水面的高度为15mm；取碳纳米管加入10体积的浓度为2.6mol/l的硝酸溶液中，与40℃下汇流24h，冷却后离心分离，用去离子水洗涤至中性后过滤、干燥，得到纯化的碳纳米管，然后取纯化的碳纳米管，依次加入10倍体积的浓硝酸和30倍体积的浓硫酸，于频率为32khz，分散速度45r/s的超声波下分散5h，离心分离，然后用去离子水洗涤至中性，干燥，得到改性碳纳米管；将直径为15～20nm,长度为6～10nm的改性碳纳米管通过的物理气相沉积法的方式填充至微孔中，并压实，再于320～330℃下热处理1h，自然冷却至室温。
具有自润滑膜层的铝合金模板的加工实施例二
先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入摩尔比为3:1的naoh和na3po4的混合溶液中，于80～85℃的条件下浸泡5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥；将干燥的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括500g/l的naoh、180g/l的nano2、40g/l的naf、30g/l的na3po4；将抛光后的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于30s内线性调节到预设定值120v，然后于120v的电压下室温高压复合阳极氧化2h，峰值电流密度为6.0a/dm2，再用去离子水反复冲洗，干燥，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.5ml/l的20％聚四氟乙烯乳液；将处理后的铝合金模板浸入去离子水中，利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为10w，重复频率为20khz，铝合金模板基材距离水面的高度为30mm；取碳纳米管加入10体积的浓度为2.6mol/l的硝酸溶液中，与40℃下汇流24h，冷却后离心分离，用去离子水洗涤至中性后过滤、干燥，得到纯化的碳纳米管，然后取纯化的碳纳米管，依次加入10倍体积的浓硝酸和30倍体积的浓硫酸，于频率为32khz，分散速度45r/s的超声波下分散5h，离心分离，离心分离，然后用去离子水洗涤至中性，干燥，得到改性碳纳米管；将直径为15～20nm,长度为6～10nm的改性碳纳米管通过的物理气相沉积法的方式填充至微孔中，并压实，再于320～330℃下热处理1h，自然冷却至室温。
具有自润滑膜层的铝合金模板的加工实施例三
先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入摩尔比为4:1的naoh和na3po4的混合溶液中，于80～85℃的条件下浸泡5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥；将干燥的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括450g/l的naoh、165g/l的nano2、35g/l的naf、25g/l的na3po4；将抛光后的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于30s内线性调节到预设定值120v，然后于120v的电压下室温高压复合阳极氧化1.5h，峰值电流密度为5.0a/dm2，再用去离子水反复冲洗，干燥，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.3ml/l的20％聚四氟乙烯乳液；将处理后的铝合金模板浸入去离子水中，利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为8w，重复频率为20khz，铝合金模板基材距离水面的高度为20mm；取碳纳米管加入10体积的浓度为2.6mol/l的硝酸溶液中，与40℃下汇流24h，冷却后离心分离，用去离子水洗涤至中性后过滤、干燥，得到纯化的碳纳米管，然后取纯化的碳纳米管，依次加入10倍体积的浓硝酸和30倍体积的浓硫酸，于频率为32khz，分散速度45r/s的超声波下分散5h，离心分离，离心分离，然后用去离子水洗涤至中性，干燥，得到改性碳纳米管；将直径为15～20nm,长度为6～10nm的改性碳纳米管通过的物理气相沉积法的方式填充至微孔中，并压实，再于320～330℃下热处理1h，自然冷却至室温。
具有自润滑膜层的铝合金模板的加工实施例四
先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入摩尔比为3.5:1的naoh和na3po4的混合溶液中，于80～85℃的条件下浸泡5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥；将干燥的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括470g/l的naoh、170g/l的nano2、38g/l的naf、23g/l的na3po4；将抛光后的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于30s内线性调节到预设定值120v，然后于120v的电压下室温高压复合阳极氧化1.2h，峰值电流密度为4.3a/dm2，再用去离子水反复冲洗，干燥，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.2ml/l的20％聚四氟乙烯乳液；将处理后的铝合金模板浸入去离子水中，利用纳秒激光器进行激光钻孔，其中激光的脉宽为10ns，波长为1064nm，功率为7w，重复频率为20khz，铝合金模板基材距离水面的高度为25mm；取碳纳米管加入10体积的浓度为2.6mol/l的硝酸溶液中，与40℃下汇流24h，冷却后离心分离，用去离子水洗涤至中性后过滤、干燥，得到纯化的碳纳米管，然后取纯化的碳纳米管，依次加入10倍体积的浓硝酸和30倍体积的浓硫酸，于频率为32khz，分散速度45r/s的超声波下分散5h，离心分离，离心分离，然后用去离子水洗涤至中性，干燥，得到改性碳纳米管；将直径为15～20nm,长度为6～10nm的改性碳纳米管通过的物理气相沉积法的方式填充至微孔中，并压实，再于320～330℃下热处理1h，自然冷却至室温。
具有自润滑膜层的铝合金模板的加工实施例五
本实施例没有在铝合金模板表面的al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层上进一步进行打孔填充碳纳米管的处理。先用细砂纸打磨铝合金模板基材的表面,打磨完成后用去离子水冲洗掉铝合金模板基材表面的杂质，然后将打磨后的铝合金模板基材浸入摩尔比为3.5:1的naoh和na3po4的混合溶液中，于80～85℃的条件下浸泡5～10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗铝合金模板基材3～5min，再用乙醇溶液冲洗5～10min后干燥；将干燥的铝合金模板基材浸入100～120℃的抛光液中抛光10s，然后用去离子水反复冲洗铝合金模板基材，其中抛光液包括470g/l的naoh、170g/l的nano2、38g/l的naf、23g/l的na3po4；将抛光后的铝合金模板基材浸入混合酸电解液中，于30s内线性调节到预设定值120v，然后于120v的电压下室温高压复合阳极氧化1.8h，峰值电流密度为4.3a/dm2，再用去离子水反复冲洗，干燥，其中混合酸电解液包括3ml/l的磷酸、2g/l的草酸、1g/l的钨酸钠、1.5g/l的丙二醇丁醚和1.2ml/l的20％聚四氟乙烯乳液。
将上述实施例一至实施例五加工而成的具有自润滑膜层的铝合金模板分别进行膜层厚度(μm)、膜层硬度(hv)和单位时间膜层磨损量(mg/min)进行测试，测试如表1所示：
表1
由以上数据分析可知，实施例一至实施例四在铝合金模板表面制得的al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层上进一步进行打孔填充碳纳米管的处理后，膜层的硬度均在1000hv以上，单位时间膜层磨损量均低于0.25mg/min，摩擦系数均低于0.1，与实施例五没有对覆有al203/聚四氟乙烯复合氧化膜的铝合金模板表面进一步进行进行打孔填充碳纳米管的处理的膜层相比，硬度明显提高，单位时间膜层磨损量和摩擦系数也得到进一步降低。
上述实施例一至实施例四经过微孔加工后，对微孔的孔径孔径(μm)、孔深(mm)，以及孔间距(μm)分别进行测试，再分别检测通过激光钻孔后的模板重量m1,然后通过物理气相沉积改性碳纳米管后，分别检测重量m2，然后通过m2与m1的差值，测得改性碳纳米管的填充量(mg/m2)，测试如表2所示：
表2
由以上数据分析可知，激光功率在6～10w、水深在15～30mm时，微孔的孔径均在92μm以上，孔深均在25～35μm之间，孔间距均在90～100μm之间，改性碳纳米管的填充量均超过45mg/m2。
本发明通过阳极氧化在铝合金模板表面形成al203/聚四氟乙烯复合氧化膜层，在纳米聚四氟乙烯的作用下具有在自润滑的功能，且膜层均匀致密，耐腐蚀性强、摩登硬度强、摩擦系数小，能够经受水泥的腐蚀，降低浇筑过程中混泥土对模板的磨损，混泥土在模板表面的粘附性弱，易于铝合金模板从浇筑物上分离，浇筑墙体的平整度高，在使用后只需用水清洗建筑铝合金模板即可，不需要投入大量人工和脱模剂来清除附着在建筑铝合金模板上的水泥。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。