一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法技术

本发明专利技术公开了一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，涉及金属材料表面处理技术。本方法包括下列工艺步骤：去除表面氧化物膜层；进行第一次化学刻蚀处理；溶解上述步骤NaOH溶液刻蚀的产物；进行第二次化学刻蚀处理；进行表面修饰处理；对上述步骤所得的铝合金工件进行干燥处理，获得表面具有超疏水改性层的铝合金工件。本方法能够在铝合金表面构建出抗磨损性能好、使用寿命长的超疏水改性层。使用寿命长的超疏水改性层。使用寿命长的超疏水改性层。

【技术实现步骤摘要】
一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面处理技术，尤其是一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有力学性能高、切削加工性能好、耐热性能优良等特点，被广泛应用于航空航天、轮船、汽车等交通领域。铝是金属活性较高元素，能够在铝或铝合金表面形成较为致密的氧化膜，保护铝及合金进一步被氧化，在相对干燥的环境下，该氧化膜能够起到较好的抗腐蚀作用。但是，在潮湿的环境中，该氧化膜容易产生裂纹，铝合金表面的抗腐蚀性能不高。为了拓展铝合金的应用范围，能够大幅度提高铝合金表面抗腐蚀性能的技术获得广泛关注，其中，超疏水改性层能够大幅度减少水分子与铝合金表面的接触概率，从而大幅度提高铝合金表面抗腐蚀性能，因此，在铝合金表面构建超疏水改性层是提高铝合金表面抗腐蚀性能的重要方法之一。
[0003]目前，已经公开多种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，其中，采用NaOH溶液或其它碱性溶液刻蚀与低表面能物质钝化相结合的方法具有成本低及操作环境友好、工艺相对简单的特点，受到广泛关注。专利200510125518.9采用NaOH溶液刻蚀与全氟壬烷钝化相结合的方法，获得浸润角大于152
°
的超疏水改性层，并且表现出良好的耐腐蚀性能。专利201811586590.5采用NaOH溶液刻蚀与硬脂酸钝化相结合方法，获得浸润角大于157
°
的超疏水改性层。专利201910221563.6采用NaOH溶液刻蚀与硅烷钝化相结合方法，获得浸润角大于154
>°
的超疏水改性层，表现出良好的耐腐蚀性能。专利201911077134.2采用NaOH或KOH或Ba(OH)2溶液刻蚀与硅烷或硬脂酸或棕榈酸或十四烷酸钝化相结合的方法，获得浸润角大于152
°
的超疏水改性层，表现出良好的耐腐蚀性能。
[0004]虽然，上述采用NaOH溶液或其它碱性溶液刻蚀与低表面能物质钝化相结合的方法可以制备出能大幅度提升耐腐蚀性能的超疏水改性层，然而，采用现有的NaOH溶液或其它碱性溶液刻蚀与低表面能物质钝化相结合的方法，所制备出的超疏水改性层的微米孔隙或纳米孔隙分布极为不合理，微米孔隙数量少且极不均匀，微米级孔隙的骨架少，纳米级孔隙的骨架多，此结构粗糙表面层在外加摩擦力下，数量众多的纳米级孔隙骨架在没有足够数量的微米级孔隙骨架的保护下，容易被磨损而坍塌，造成铝合金超疏水改性层的抗磨损性能差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，能够在铝合金表面构建出抗磨损性能好、使用寿命长的超疏水改性层。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，包括下列工艺步骤：
[0008]步骤1、去除表面氧化物膜层：将铝合金工件表面以砂纸进行打磨处理，接着冲洗
干净；
[0009]步骤2、进行第一次化学刻蚀处理：将步骤1所得的铝合金工件浸入NaOH刻蚀溶液中；
[0010]步骤3、溶解步骤2中NaOH溶液刻蚀的产物：将步骤2所得的铝合金工件浸入HCl酸洗溶液中，接着冲洗干净；
[0011]步骤4、进行第二次化学刻蚀处理：将步骤3所得的铝合金工件浸入Na2CO3刻蚀溶液中，接着冲洗干净；
[0012]步骤5、进行表面修饰处理：将步骤4所得的铝合金工件浸入以乙醇和低表面能物质配制而成的乙醇溶液中；
[0013]步骤6、对步骤5所得的铝合金工件进行干燥处理，获得表面具有超疏水改性层的铝合金工件。
[0014]可供选择的，所述步骤1中的打磨处理包括以下步骤：
[0015]步骤11、采用800#砂纸对铝合金工件表面进行打磨处理；
[0016]步骤12、采用1200#砂纸对步骤11所得的铝合金工件表面进行打磨处理。
[0017]可供选择的，所述步骤2中的NaOH刻蚀溶液质量百分含量为4.0％～8.0％。
[0018]可供选择的，所述步骤2中的浸入方式为将铝合金工件在室温环境下浸入NaOH刻蚀溶液中120min～180min。
[0019]可供选择的，所述步骤3中的HCl酸洗溶液质量百分含量为3.5％～7.0％。
[0020]可供选择的，所述步骤3中的浸入方式为将铝合金工件在室温环境下浸入HCl酸洗溶液中2min～5min。
[0021]可供选择的，所述步骤4中的Na2CO3刻蚀溶液质量百分含量为0.5％～1.0％。
[0022]可供选择的，所述步骤4的浸入方式为将铝合金工件在室温环境下浸入Na2CO3刻蚀溶液中2min～10min。
[0023]可供选择的，所述步骤5中的乙醇溶液的组成原料包括95.0％～99.0％的乙醇和1.0％～5.0％的低表面能物质。
[0024]可供选择的，所述步骤5的浸入方式为将铝合金工件在室温环境下浸入乙醇溶液中60min～180min。
[0025]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术所提供的一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，首先利用浓度较高的NaOH刻蚀溶液的强刻蚀性能和HCl溶液快速溶解Al(OH)3与Al2O3的性能，在铝合金工件表面制备出均匀排列的微米级孔隙；然后，利用浓度较低的Na2CO3的刻蚀溶液的特有的刻蚀性能，在表面含有微米级孔隙的铝合金工件表面刻蚀出纳米孔隙，从而制备出微米孔隙或纳米孔隙分布较为合理的结构粗糙表面层。利用微米孔隙相对均匀的孔隙骨架，提升表面层的抗摩擦性能。相比现有基于碱性化学刻蚀法制备出的铝合金超疏水改性层，其抗磨损性能更高，使用寿命更长。
[0027]2、本专利技术所提供的一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，通过对工艺步骤的进一步限定，保证了采用本专利技术方法制备出铝合金超疏水改性层具有较好的耐磨损性能；利用较高浓度的NaOH刻蚀溶液，能够在铝合金工件表面较快刻蚀出均匀的微米孔隙，为后续精确制备出微米孔隙或纳米孔隙分布较为合理的结构粗糙表面层奠定基础；利用较低
浓度的HCl酸洗溶液，缓解因HCl溶液中酸雾的挥发带来的工作环境差的问题；利用较低浓度的Na2CO3刻蚀溶液，控制Na2CO3刻蚀溶液刻蚀铝合金工件表面的速度，从而确制备出微米孔隙或纳米孔隙分布较为合理的结构粗糙表面层。
附图说明
[0028]本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0029]图1为铝合金工件经本专利技术处理之后的表面结构示意图。
[0030]图2为铝合金工件经本专利技术实施例中NaOH溶液刻蚀与Na2CO3溶液两步刻蚀法处理之后的SEM图。
[0031]图3为本专利技术的实施例1获得的铝合金工件的静态接触角图。
[0032]图4为本专利技术的对比例中铝合金工件经NaOH溶液普通一步刻蚀法处理之后的SEM图。
[0033]图中：1
‑
铝合金基体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，其特征在于：包括下列工艺步骤：步骤1、去除表面氧化物膜层：将铝合金工件表面以砂纸进行打磨处理，接着冲洗干净；步骤2、进行第一次化学刻蚀处理：将步骤1所得的铝合金工件浸入NaOH刻蚀溶液中；步骤3、溶解步骤2中NaOH溶液刻蚀的产物：将步骤2所得的铝合金工件浸入HCl酸洗溶液中，接着冲洗干净；步骤4、进行第二次化学刻蚀处理：将步骤3所得的铝合金工件浸入Na2CO3刻蚀溶液中，接着冲洗干净；步骤5、进行表面修饰处理：将步骤4所得的铝合金工件浸入以乙醇和低表面能物质配制而成的乙醇溶液中；步骤6、对步骤5所得的铝合金工件进行干燥处理，获得表面具有超疏水改性层的铝合金工件。2.如权利要求1所述的在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，其特征在于：所述步骤1中的打磨处理包括以下步骤：步骤11、采用800#砂纸对铝合金工件表面进行打磨处理；步骤12、采用1200#砂纸对步骤11所得的铝合金工件表面进行打磨处理。3.如权利要求1所述的在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，其特征在于：所述步骤2中的NaOH刻蚀溶液质量百分含量为4.0％～8.0％。4.如权利要求1所述的在铝合金表面构建超疏水改性层的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：单丽梅，刘国标，唐华，吴菊英，李志宏，肖俊壹，张心力，闫昊东，朱辰翔，
申请(专利权)人：四川工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：