【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超疏水铝表面的制备方法，属于疏水金属表面。
技术介绍
1、铝及铝合金拥有优异的导电性、导热性、延展性以及较轻的质量，在日常生活中得到广泛使用。但是随着社会的发展，人们对铝及其他材料表面的要求也日益提高。例如：在冬季很多电力设施覆冰严重，会造成通电导线断裂的现象，不仅影响供电还会造成严重的经济损失。随着仿生学的不断发展，越来越多的自然现象被人们观察研究，荷叶、稻叶等植物的自清洁现象也进入科研人员的视野，超疏水表面的研究也更加广泛，在水下减阻、油水分离、延缓结冰等诸多领域有着广泛应用。
2、专利cn103413641b公开了一种防覆冰输电铝导线及表面超疏水状态结构层的制备方法，所述方法先对铝导线进行表面电化学抛光处理，再进行化学刻蚀或微弧氧化获得微纳米复合粗糙结构的表面，最后浸渍在硬脂酸乙醇溶液中进行低表面能修饰处理，在铝导线表面形成超疏水状态结构层；但是在低表面能改性时，低表面能物质会与铝表面形成物理吸附和化学吸附，当铝表面粗糙结构均匀时，低表面能物质会均匀的吸附；当铝表面粗糙结构不均匀时，低表面能物质会不均匀的吸附；然而无论铝表面粗糙结构是否均匀，物理吸附的低表面能物质在自然环境中(如水溶液长时间浸泡，雨水冲刷等)都会很容易脱落；只是前者在一定的自然环境中均匀地脱落，出现接触角减小、滚动角增大的现象；后者会由于局部脱落过多出现亲水现象，失去憎水性，进而影响超疏水铝表面疏水性的耐久性。
技术实现思路
1、针对现有技术中超疏水铝表面的低表面能物质易脱落、耐
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
3、一种超疏水铝表面的制备方法，所述方法包括以下步骤：
4、(1)打磨抛光除去铝表面氧化层，然后通过化学刻蚀法工艺获得具有微纳米复合粗糙结构的铝表面，清洗去除化学刻蚀反应残留物；
5、(2)对步骤(1)获得的具有微纳米复合粗糙结构的铝表面进行等离子体表面处理，工艺参数如下：
6、采用辉光放电方式，以工作气体为纯度99.999％以上的氩气，真空度为10pa～20pa，功率为150w～1000w，时间为5min～10min；
7、(3)将步骤(2)等离子体处理后的铝表面浸泡在低表面能溶液中进行低表面能改性处理，室温浸泡温度4h～18h，干燥后得到超疏水al表面；
8、所述低表面能溶液由低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷、助剂乙酸和溶剂异丙醇组成；以所述低表面能溶液的体积分数为100％，各组分体积分数如下：十七氟癸基三甲氧基硅烷0.5％～1％，乙酸0.5％～1％，余者为异丙醇。
9、优选的，步骤(1)中，所述铝为1060工业纯铝；用1500目砂纸打磨并用抛光机抛光，以除去铝表面氧化层并消除砂纸打磨对粗糙度的影响，然后使用丙酮、无水乙醇、去离子水依次分别超声清洗5min～10min，除去铝表面的油污及灰尘杂质并干燥。
10、优选的，步骤(1)中，所述化学刻蚀工艺步骤如下：使用摩尔浓度为1mol/l～3mol/l的盐酸溶液，在30℃～100℃对铝表面进行化学刻蚀，刻蚀时间为10min～60min；使用去离子水超声清洗5min～10min去除化学刻蚀反应残留物并干燥。
11、优选的，步骤(2)中等离子体表面处理工艺采用射频辉光放电方式，频率为13.56mhz。
12、优选的，步骤(3)中，在室温下干燥24h。
13、有益效果
14、(1)本专利技术提供了一种超疏水铝表面的制备方法，所述方法先通过化学刻蚀在铝表面形成微纳米复合粗糙结构，再对所述具有微纳米复合粗糙结构的铝表面进行等离子体表面处理，最后将等离子体处理后的铝表面浸没到低表面能溶液中，得到超疏水性能持久且耐久性优异的超疏水铝表面；通常铝的氧化物表面羟基的浓度为15个/nm2，而本专利技术中增加的等离子体表面处理步骤可以在铝表面引入大量含氧极性基团，使铝表面羟基浓度提高，亲水性和粘结性增强，而铝表面生成的大量羟基会与水解后的十七氟癸基三甲氧基硅烷上的羟基发生脱水缩合反应形成更多的化学键合，从而提高低表面能物质与铝表面的结合强度，使得到的超疏水铝表面具有持久的超疏水性能。
15、(2)本专利技术提供了一种超疏水铝表面的制备方法，所述方法中等离子体表面处理步骤优选射频辉光放电方式、使用纯度为99.999％以上的氩气作为工作气体；区别于电晕放电，介质阻挡放电等常用的等离子体表面处理放电方式，辉光放电可以不损伤铝内部结构；而氩气产生的氩等离子体是利用比较重的离子在不造成氧化的前提下，以物理方法打破化学刻蚀后铝表面在空气中会自然生成的一层非常薄的非晶态的氧化铝的化学键，产生大量al-、al-o-悬挂键，来提高铝表面活性，使十七氟癸基三甲氧基硅烷与铝表面通过化学键合的方式粘结的更牢固；并且氩离子与铝表面的作用效率为原子级别，使铝表面活化高效、均匀、绿色环保；氩离子在撞击铝表面时不会使材料溅射和再沉积，对铝表面形貌也不会造成影响和破坏。
16、(3)本专利技术提供了一种超疏水铝表面的制备方法，所述低表面能溶液中添加有体积分数为0.5％～1％的乙酸，乙酸能够促进低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷水解，从而有利于十七氟癸基三甲氧基硅烷与更多的等离子体表面处理后铝表面产生的含氧极性基团形成更多的化学结合，使低表面能物质更难从铝表面脱落，提高所述方法制备得到的超疏水铝表面的优异超疏水性能持久性；本专利技术所述方法制备得到的超疏水铝表面的表面粗糙度为1～2μm，水接触角为150°～160°，滚动角为2°～10°，具有优异的超疏水性能。
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1.一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述铝为1060工业纯铝；用1500目砂纸打磨并用抛光机抛光，然后使用丙酮、无水乙醇、去离子水依次分别超声清洗5min～10min。
3.根据权利要求1或2所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述化学刻蚀工艺步骤如下：使用摩尔浓度为1mol/L～3mol/L的盐酸溶液，在30℃～100℃对铝表面进行化学刻蚀，刻蚀时间为10min～60min；使用去离子水超声清洗5min～10min去除化学刻蚀反应残留物并干燥。
4.根据权利要求1所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：等离子体表面处理工艺采用射频辉光放电方式，频率为13.56MHz。
5.根据权利要求1所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：在室温下干燥24h得到超疏水Al表面。
6.根据权利要求2所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：使用摩尔浓度为1mol/L～3mol/L的盐酸溶液，在30℃～100℃对铝表面进行化学
...【技术特征摘要】
1.一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述铝为1060工业纯铝；用1500目砂纸打磨并用抛光机抛光，然后使用丙酮、无水乙醇、去离子水依次分别超声清洗5min～10min。
3.根据权利要求1或2所述一种超疏水铝表面的制备方法，其特征在于：所述化学刻蚀工艺步骤如下：使用摩尔浓度为1mol/l～3mol/l的盐酸溶液，在30℃～100℃对铝表面进行化学刻蚀，刻蚀时间为10min～60min；使用去离子水超声清洗5min～10min去除化学刻蚀反应残留物并干燥。
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀峰，朱锦鹏，赵广宾，杨凯军，范钊祥，骆斌，袁启明，黄钦，李召龙，牛炳博，
申请(专利权)人：东方绿色能源河北有限公司华中分公司，
类型：发明
国别省市：
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