一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法技术

本发明专利技术公开了一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法，属于金属表面处理领域。本发明专利技术所述方法将具有一定粗糙度的铝或者铝合金表面在氟化有机膦酸溶液中快速浸渍、冲洗后即可获得超双疏表面。本发明专利技术所述方法从浸泡铝表面到获得超双疏表面的整个过程只需要几秒钟，并且不需要加热，工艺简单、快速，成本低廉，易于实现工业化，制备的表面具有优异的疏水疏油自洁等特性。而且由于氟化有机磷酸与铝或铝合金表面是靠化学键结合，克服了以往修饰剂与铝表面非化学键结合的缺点，极大的提高了耐用性与耐久性。

A modification method of super double thinning on the surface of rough aluminum / aluminum alloy

The invention discloses a modification method of super double thinning on the surface of rough aluminum / aluminum alloy, which belongs to the field of metal surface treatment. The method of the invention can make the surface of aluminum or aluminum alloy with a certain roughness be rapidly impregnated and washed in fluorinated organic phosphonic acid solution, and then the super double sparse surface can be obtained. The method of the invention only needs a few seconds from immersing the aluminum surface to obtaining the super double hydrophobic surface, and does not need heating. The process is simple, fast, and the cost is low, and it is easy to industrialize. The prepared surface has excellent characteristics of hydrophobic, hydrophobic and self cleaning. Moreover, because fluorinated organic phosphoric acid and aluminum or aluminum alloy surface are chemically bonded, it overcomes the shortcomings of previous modifiers combined with non chemical bonds on the surface of aluminum, and greatly improves durability and durability.

【技术实现步骤摘要】
一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法
本专利技术涉及一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法，使粗糙的铝及铝合金表面同时具有超疏水和超疏油的性能，属于金属表面处理领域。
技术介绍
铝及其合金由于具有质量轻、比强度高、热效率高、价格适中、易加工等优良特性，在交通、能源、食品、电子、家电、航空等领域具有广泛应用。超疏水表面是水接触角大于150°且滚动角小于10°的表面，在铝材料上构筑超疏水表面，可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化、降低摩擦系数以及增强抗霜冻性能的效果。但一旦水中含有油污时，普通的超疏水铝及铝合金表面就容易被油污污染而丧失超疏水性。于是，油的接触角大于150°且滚动角小于10°的超疏油铝及铝合金表面由于能进一步促进其在工业上的应用，就越来越引起人们的兴趣。目前对于超疏油表面的报道，远远少于超疏水表面的报道。毕竟要获得超疏水表面相对容易，而要获得超疏油表面要困难得多。一般来说，达到超疏油的表面比必然超疏水，所以能够超疏油的表面必然是超双疏的。制备超双疏表面有两条路径：一是在低表面能的材料上构建微纳粗糙结构；二是用低表面能的化学物来修饰已有的粗糙结构。由于铝材料为亲水材料，其表面活性高、表面能大，要在其表面构造超双疏特性，一般要先通过化学刻蚀法、阳极氧化法、模板法、电化学腐蚀法、光刻法等技术在其表面构造粗糙结构，然后再用氟硅烷等低面能的物质进行修饰。而目前用低表面能物质来修饰粗糙表面，从而获得超疏油或者超双疏特性的这一步通常需要花费较长时间并且多伴有加热步骤，不利于产业化。申请号为201310250890.7的专利采用氟硅烷、长链脂肪酸、聚四氟乙烯来修饰化学刻蚀法制备出的粗糙铝表面，获得了超双疏效果。其修饰聚四氟乙烯采用磁控溅射，磁控溅射为真空设备，过程复杂且成本昂贵；其修饰氟硅烷和长链脂肪酸需要在修饰液中浸泡30分钟且之后要在120℃热处理2小时。申请号为201210434787.3的专利公开了一种采用全氟辛酸水溶液来修饰经电化学加工及沸水处理的粗糙铝板获得超双疏的方法，其修饰步骤同样也需在全氟辛酸水溶液中浸泡长达60min。申请号为200810183392.4的专利采用全氟十八烷基三氯硅烷以及全氟聚甲基丙烯酸脂修饰经两步电化学处理的粗糙铝表面以获得超双疏性。其修饰过程将全氟十八烷基三氯硅烷或全氟聚甲基丙烯酸脂修饰液旋涂到铝或铝合金表面后，也是需要在的80~120℃下保温1~3小时。这些修饰方法，均不能在一两秒之内完成修饰，且由于这些修饰剂与铝或者铝合金表面并非化学键结合，就使得其耐久性与耐用性都不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粗糙铝或者铝合金表面快速超双疏化的修饰方法，以氟化有机膦酸为修饰剂，从浸泡粗糙铝表面到获得超双疏表面的整个过程只需要几秒钟，极大的缩短了修饰时间，并且不需要加热，更加有利于产业化；而且由于氟化有机磷酸与铝或铝合金表面是靠化学键结合，极大的提高了耐用性与耐久性；具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理已有的粗糙铝或者铝合金表面；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化有机膦酸粉末加热去除水分，然后将除水后的氟化有机膦酸粉末溶解在三氯乙烯或三氯乙烯与乙醇的混合溶液中作为浸渍液；（3）超双疏化处理：将处理后的粗糙铝或者铝合金表面在步骤（2）得到的浸渍液中浸渍，随后用无水乙醇冲洗，即得到超双疏铝或者铝合金表面。本专利技术所述氟化有机膦酸为氟化十二烷基磷酸、氟化十四烷基膦酸、氟化十六烷基膦酸或氟化十八烷基膦酸。本专利技术所述氟化有机膦酸溶液的浓度为0.1~10mmol/L。优选的，本专利技术步骤（3）中浸渍时间为1~3s本专利技术所述粗糙铝表面为能够达到超疏油要求的粗糙度或微纳结构的铝或者铝合金表面，可以通过化学刻蚀法、阳极氧化法、模板法、电化学腐蚀法、光刻法等方法制备得到。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术所述方法可用于任意一种满足超疏油要求的粗糙度或结构的粗糙铝或者铝合金表面的超双疏化，并且可用于各种尺寸、形状的样品，适用性强、适用范围广。（2）本专利技术所述方法从开始浸泡粗糙铝表面到获得超双疏表面的整个过程只需要几秒钟，并且无加热过程，与传统的需要长达数小时乃至数十小时的修饰以及加热过程相比，极大的缩短了修饰时间，工艺简单、快速，修饰后的铝或者铝合金表面具有良好的超双疏特性，有利于产业化。（3）本专利技术所采用的氟化有机磷酸，可与铝或铝合金表面形成牢固的化学键，克服了以往修饰剂与铝表面非化学键结合的缺点，极大的提高了耐用性与耐久性。附图说明图1为实施例1制备得到的超双疏铝表面的扫描电镜图。图2为实施例1制备得到的超双疏铝表面与油（十六烷）的接触角光学图。图3为实施例1制备得到的超双疏铝表面与水的接触角光学图。图4为实施例4制备得到的超双疏铝表面的扫描电镜图。图5为实施例4制备得到的超双疏铝表面与油（十六烷）的接触角光学图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1本实施例提供一种粗糙铝表面快速超双疏化的修饰方法，具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理通过光刻模板法制备的粗糙铝表面，其中光刻模板柱子之间的间距不小于14微米；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化十二烷基膦酸粉末加热到100℃，恒温10min，去除水分；然后将除水后的氟化十二烷基膦酸粉末溶解在三氯乙烯中，配置出浓度为2mmol/L的浸渍液；（3）超双疏化处理：将处理后的粗糙铝表面在氟化有机膦酸溶液中浸泡1s，随后用无水乙醇冲洗，即得到超双疏铝表面。图1为实施例1通过快速修饰模板法制备的粗糙铝表面得到的超双疏铝表面的扫描电镜图。图2为实施例1制备得到的超双疏铝表面与十六烷的接触角光学图。经快速修饰后的铝表面的油接触角为151.6°，滚动角4.9°，具有良好的超疏油特性。图3为实施例1制备得到的超双疏铝表面与水的接触角光学图。经快速修饰后的铝表面的水接触角为164.1°，滚动角1.0°，具有良好的超疏水特性。实施例2本实施例提供一种粗糙铝表面快速超双疏化的修饰方法，具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理通过阳极氧化制备的粗糙铝表面；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化十四烷基膦酸粉末加热到100℃，恒温10min，去除水分；然后将除水后的氟化十四烷基膦酸粉末溶解在三氯乙烯中，配置出浓度为10mmol/L的浸渍液；（3）超双疏化处理：将处理后的粗糙铝表面在氟化有机膦酸溶液中浸泡2s，随后用无水乙醇冲洗，即得到超双疏铝表面。通过接触角性能测试，本实施例中经快速修饰后的铝表面的油接触角为146.8°，滚动角9.2°，具有良好的超疏油特性；经快速修饰后的铝表面的水接触角为153.5°，滚动角5.1°，具有良好的超疏水特性。实施例3本实施例提供一种粗糙铝合金表面快速超双疏化的修饰方法，具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理通过电化学腐蚀制备的粗糙铝合金1060表面；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化十六烷基膦酸粉末加热到100℃，恒温10min，去除水分；然后将除水后的氟化十六烷基膦酸粉末溶解在三氯乙烯与乙醇（三氯乙烯：乙醇=2:1）的混合液中，配置出浓度为0.1mmol/L的浸渍液；（3）超双疏化处理：将处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理已有的粗糙铝或者铝合金表面；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化有机膦酸粉末加热去除水分，然后将除水后的氟化有机膦酸粉末溶解在三氯乙烯或三氯乙烯与乙醇的混合溶液中作为浸渍液；（3）超双疏化处理：将处理后的粗糙铝或者铝合金表面在步骤（2）得到的浸渍液中浸渍，随后用无水乙醇冲洗，即得到超双疏铝或者铝合金表面。

【技术特征摘要】
1.一种粗糙铝/铝合金表面超双疏化的修饰方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）前处理：用紫外臭氧清洗仪清洗、处理已有的粗糙铝或者铝合金表面；（2）配制浸渍液：将结晶的氟化有机膦酸粉末加热去除水分，然后将除水后的氟化有机膦酸粉末溶解在三氯乙烯或三氯乙烯与乙醇的混合溶液中作为浸渍液；（3）超双疏化处理：将处理后的粗糙铝或者铝合金表面在步骤（2）得到的浸渍液中浸渍，随后用无水乙醇冲洗，即得到超双疏铝或...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱艳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53