CN100558472C - 铝及铝合金超疏水表面的制作方法 - Google Patents
铝及铝合金超疏水表面的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100558472C CN100558472C CNB2007100262790A CN200710026279A CN100558472C CN 100558472 C CN100558472 C CN 100558472C CN B2007100262790 A CNB2007100262790 A CN B2007100262790A CN 200710026279 A CN200710026279 A CN 200710026279A CN 100558472 C CN100558472 C CN 100558472C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- aluminium
- aluminum alloy
- water
- drip washing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铝或者铝合金超疏水表面制备方法。该方法是,用金相砂纸或抛光膏打磨铝或铝合金表面,经纯水洗、丙酮超声清洗、再次纯水淋洗等清洁处理后,于90~100℃下,用含硝酸以及金属盐(铜盐或镍盐)的化学腐蚀液处理30s~20min,然后在其表面涂覆低表面能的物质,以获得超疏水性质。采用本发明方法处理后的铝或铝合金表面具有优良的疏水性,水与表面的接触角可高达150-165°,水滴很容易在表面滚动。本发明的方法无需复杂昂贵的设备,成本低廉,工艺简单,重复性好。
Description
技术领域
本发明涉及金属基材表面处理方法,具体是一种铝及铝合金超疏水表面的制作方法。
背景技术
铝及铝合金在在交通、能源、食品、电子、家电、航空等领域都有广泛的应用。在某些领域,对铝及合金表面的润湿性能有严格要求。例如,空调换热器用铝箔,要求水与其表面的接触角尽可能的低或尽可能高,这样可以减少水桥在铝片间形成,提高换热效率。具有很高接触角以及极低滚动角的超疏水表面,不仅可以解决铝箔表面的水桥问题,还有可能解决空调结霜/化霜问题、系统的传热与换热问题、延长压缩机的使用寿命以及进一步降低制冷系统的能耗,具有很好的应用前景。然而,现有工业生产采用的表面涂层处理技术,可以在铝箔表面形成亲水性能优良的亲水膜(接触角小于10度),但形成的疏水膜的疏水性能不够好(水与换热器表面的接触角偏小,通常在80度左右)。因此,需要发展新的铝及铝合金表面处理技术。
目前,对于铝及铝合金表面的超疏水化处理的方法还不多,文献和专利报道了以下几种:(1)采用喷砂(CN1814862A)的方法来改变金属表面形貌,然后在其表面涂覆低表面能物质来获得疏水或超疏水表面。采用这种方法处理的铝合金,其与水的接触角可以高达152°。这种方法简单高效,适用范围广。然而,采用这种方法处理的金属表面,虽然接触角很高,但水在表面粘滞,难以滚动。(2)结合喷砂粗糙化和纳米二氧化硅颗粒的植入技术,可以获得接触角173°而滚动角仅为2.5°超疏铝表面(栗常红、肖怡等,无机化学学报,22,785-788,2006)。(3)利用酸腐蚀方法使金属表面粗糙化。例如采用HCl和HF的混合溶液处理纯铝片,仅5~15s就可以获得合适粗糙度,经含氟的硅氧烷溶液处理,使金属表面覆盖一层低表面能物质后,即可得到超疏水表面(B-T.Qian,Langmuir,21,9007-9009,2005.)。此方法非常简单,然而,采用盐酸处理,比较容易使金属表面生锈。(4)结合机械粗糙化与NaOH水溶液2~4小时的腐蚀方法处理铝合金,然后在其表面涂覆低表面能物质,也可以获得超疏水表面(Z-G.Guo,J.Am.Chem.Soc.,127,15670-15671,2005.)。此方法的不足之处在于NaOH水溶液处理时间较长。长时间处理,会使得铝合金的机械性能受损,而且不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝或铝合金超疏水表面的制作方法,得到铝或铝合金表面与水的接触角在150-165°,水珠从高处落到表面上可以弹起并自由滚动。
本发明的铝或铝合金超疏水表面的制作方法,包括如下步骤:
(1)机械粗糙化,采用金相砂纸或抛光膏粗糙化铝或铝合金表面;
(2)清洁处理,将机械粗糙化后的铝或铝合金放入水中超声清洗,以除去磨下的砂粒和铝粉;然后在丙酮中超声清洗,以除去表面油污;之后用纯水淋洗干净;
(3)化学腐蚀,将清洁处理后的铝或铝合金浸入化学腐蚀液中处理30秒~20分钟,处理温度为90~100℃;
(4)疏水化处理,将化学腐蚀后的铝或铝合金经大量水淋洗,乙醇淋洗后,放入疏水处理液中浸置12~24小时,取出,用乙醇淋洗后干燥;
所述的化学腐蚀液可以是本领域通用的,本发明优选的化学腐蚀液由2~20wt%的硝酸与0.5~5.0g/L的铜盐或1.0~4.0g/L的镍盐的水溶液组成,所述的铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、或醋酸铜;所述的镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍。
所述疏水处理液可以是本领域通用的,本发明优选的疏水处理液由1~10mmol/L的长链硅烷和3~30mmol/L水的乙醇溶液组成,所述长链硅烷包括全氟四氢十二烷基三乙氧基硅烷、全氟四氢葵烷基三氯硅烷、全氟四氢辛烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷或葵基三乙氧基硅烷。
本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明所需的设备简单、成本低、制备工艺简单、效率高。本发明方法所制备得到的铝或铝合金表面具有超疏水性能,水与表面接触角高达150~170°,而且水珠在表面很容易滚动。
具体实施方式
实施例1
将铝合金箔用金相砂纸打磨,然后在水和丙酮中分别超声清洗10分钟,并用纯水冲洗干净。将处理后的铝合金箔放入含10wt%硝酸和1.0g/L三水合硝酸铜的化学腐蚀液中处理。处理温度为90℃,处理时间为6分钟。将铝片取出后用纯水反复冲洗,乙醇冲洗,然后放入葵基三乙氧基硅烷浓度为1.0mmol/L,水浓度为3.0mmol/L的乙醇溶液中处理24小时。之后取出,用少量乙醇淋洗,在150℃烘烤10分钟。处理后的铝箔表面发白,呈现均匀、平滑、柔和的亚光效果。扫描电镜照片显示,铝箔表面有大量的类似弹坑状的凹坑,尺寸在2-15μm之间,进一步放大,可以看到凹坑中有大量孔洞,尺寸约50-300nm;此外,还有少量尺寸约为0.5-1μm大小的球形铜颗粒随机分布于表面。水滴在此铝箔表面很容易滚动,水滴与铝箔表面的接触角为154°。
实施例2
将纯度为99.9%的铝片用金相砂纸打磨,然后用水和丙酮分别超声清洗10分钟,并用纯水冲洗干净。将处理后的铝箔放入含15wt%硝酸和3.0g/L三水合硝酸铜的化学腐蚀液中处理。处理温度为95℃,处理时间为1分钟。将铝片取出后用纯水反复冲洗,乙醇冲洗,然后放入全氟四氢十二烷基三乙氧基硅烷浓度为2.0mmol/L、水浓度为6.0mmol/L的乙醇溶液中处理24小时。之后取出,用少量乙醇淋洗,在150℃烘烤10分钟。处理后的铝箔表面发白,呈现均匀、平滑、柔和的亚光效果。当水滴从高处落于铝箔表面上时,可以弹起并自由在表面滚动。水滴与铝箔表面的接触角为165°。
实施例3
将铝合金片用金相砂纸打磨,然后用水和丙酮分别超声清洗10分钟,并用纯水冲洗干净。将处理后的铝箔放入含2wt%硝酸和1.0g/L三水合硝酸铜的化学腐蚀液中处理。处理温度为95-100℃,处理时间为15分钟。将铝片取出后用纯水反复冲洗,乙醇冲洗,然后放入全氟四氢辛烷基三乙氧基硅烷浓度为1.0mmol/L,水浓度为3.0mmol/L的乙醇溶液中处理12小时。之后取出,用少量乙醇淋洗,在150℃烘烤10分钟。处理后的铝箔表面发白,呈现均匀、平滑、柔和的亚光效果。水滴很容易在铝箔表面滚动,所处理得到的铝箔与水接触角为151°。
实施例4
将铝合金片用砂纸打磨,然后用水和丙酮分别超声清洗10分钟,并用纯水冲洗干净。将处理后的铝箔放入含10wt%硝酸和2.0g/L六水合硝酸镍的化学腐蚀液中处理。处理温度为95℃,处理时间为10分钟。将铝片取出后用纯水反复冲洗,乙醇冲洗,然后放入全氟四氢十二烷基三乙氧基硅烷浓度为1.0mmol/L,水浓度为3.0mmol/L的乙醇溶液中处理24小时。之后取出,用少量乙醇淋洗,在150℃烘烤10分钟。处理后的铝箔表面发白,呈现均匀、平滑、柔和的亚光效果。水滴在铝箔表面呈近球形,接触角为150°。
实施例5
将铝合金箔用抛光膏打磨,然后用水和丙酮分别超声清洗10分钟,并用纯水冲洗干净。将处理后的铝箔放入含20wt%硝酸和1.0g/L三水合硝酸铜的化学腐蚀液中处理。处理温度为90℃,处理时间为3分钟。将铝片取出后用纯水反复冲洗,乙醇冲洗,然后放入十二烷基三乙氧基硅烷浓度为1.0mmol/L,水浓度为3.0mmol/L的乙醇溶液中处理12小时。之后取出,用少量乙醇淋洗,在150℃烘烤10分钟。处理后的铝箔表面发白,呈现均匀、平滑、柔和的亚光效果。当水滴从高处落于铝箔表面上时,可以弹起并自由在表面滚动。水滴与铝箔表面的接触角为160°。
Claims (1)
1、一种铝或铝合金超疏水表面的制作方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)机械粗糙化,采用金相砂纸或抛光膏粗糙化铝或铝合金表面;
(2)清洁处理,将机械粗糙化后的铝或铝合金放入水中超声清洗,以除去磨下的砂粒和铝粉;然后在丙酮中超声清洗,以除去表面油污;之后用纯水淋洗干净;
(3)化学腐蚀,将清洁处理后的铝或铝合金浸入化学腐蚀液中处理30秒~20分钟,处理温度为90~100℃;
(4)疏水化处理,将化学腐蚀后的铝或铝合金经大量水淋洗,乙醇淋洗后,放入疏水处理液中浸置12~24小时,取出,用乙醇淋洗后干燥;
所述的化学腐蚀液由2~20wt%的硝酸与0.5~5.0g/L的铜盐或1.0~4.0g/L的镍盐的水溶液组成,所述的铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、或醋酸铜;所述的镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍;
所述疏水处理液由1~10mmol/L的长链硅烷和3~30mmol/L水的乙醇溶液组成,所述长链硅烷为全氟四氢十二烷基三乙氧基硅烷、全氟四氢癸烷基三氯硅烷、全氟四氢辛烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷或癸基三乙氧基硅烷。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2007100262790A CN100558472C (zh) | 2007-01-12 | 2007-01-12 | 铝及铝合金超疏水表面的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2007100262790A CN100558472C (zh) | 2007-01-12 | 2007-01-12 | 铝及铝合金超疏水表面的制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101007304A CN101007304A (zh) | 2007-08-01 |
CN100558472C true CN100558472C (zh) | 2009-11-11 |
Family
ID=38696092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2007100262790A Expired - Fee Related CN100558472C (zh) | 2007-01-12 | 2007-01-12 | 铝及铝合金超疏水表面的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100558472C (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101824620A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-08 | 重庆大学 | 一种镁合金表面超疏水涂层的制备方法 |
CN109746639A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-14 | 西安科技大学 | 铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法 |
CN110132668A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-16 | 西安培华学院 | 一种常规载玻片超疏水处理方法 |
RU2803714C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2023-09-19 | Акционерное общество "Дальневосточная генерирующая компания" (АО "ДГК") | Способ формирования гидрофобной структуры поверхности теплообмена |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101456015B (zh) * | 2007-12-14 | 2012-11-21 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术 |
DE102008064125A1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Kondensatorrohr mit erhöhter Hydrophobie, Herstellungsverfahren und Verwendung dazu |
CN101864571B (zh) * | 2009-04-15 | 2011-12-21 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种制备铜基超疏水表面的方法 |
CN101852415A (zh) * | 2010-03-31 | 2010-10-06 | 西北有色金属研究院 | 一种大功率led灯散热器表面的处理方法 |
CN101854793B (zh) * | 2010-04-26 | 2012-07-18 | 浙江中碳科技有限公司 | 应用于通讯领域的智能通风节能系统 |
CN101935834B (zh) * | 2010-09-06 | 2016-02-10 | 兰州交通大学 | 一种铝材表面超疏水化方法 |
EP2622124A1 (en) * | 2010-09-27 | 2013-08-07 | Unilever NV | A composition and method for treating substrates |
CN103282133B (zh) * | 2010-10-28 | 2016-08-24 | 3M创新有限公司 | 超疏水性膜 |
CN102041509B (zh) * | 2011-01-13 | 2012-04-25 | 中南大学 | 在铝合金表面构建超疏水结构的制备方法 |
CN102310038B (zh) * | 2011-09-29 | 2014-06-11 | 华东交通大学 | 一种增强金属薄膜表面疏水性的方法 |
CN102586771B (zh) * | 2012-02-14 | 2013-10-23 | 中南林业科技大学 | 金属铝仿生超疏水表面制备方法 |
CN102925877B (zh) * | 2012-11-13 | 2015-07-08 | 中国科学院化学研究所 | 一种具有特殊浸润性的镂空容器及其应用 |
CN103817059B (zh) * | 2012-11-19 | 2018-04-03 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 铝超疏水表面的制备方法及其制品 |
CN103204457B (zh) * | 2013-03-14 | 2015-10-07 | 吉林大学 | 一种铝合金仿生超疏水表面的制备方法 |
CN104131322A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-11-05 | 华南理工大学 | 铝材表面超疏水薄膜及其制备方法 |
CN104846376A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-19 | 清华大学 | 一种金属基超疏水表面的制备方法 |
CN105131830B (zh) * | 2015-09-24 | 2018-07-13 | 苏州智见新材料技术有限公司 | 长效纳米疏水涂料组合物及其制备方法 |
CN105463420B (zh) * | 2015-11-27 | 2018-04-24 | 北京工商大学 | 一种铜基底超疏水表面的制备方法 |
CN107755228A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-06 | 浙江海洋大学 | 一种在铝合金基体表面上制备超疏水和疏油表面的方法 |
CN108384443B (zh) * | 2018-01-11 | 2019-12-20 | 淮阴工学院 | 有机/无机杂化超疏水涂料及其制备方法和应用 |
CN110355075B (zh) * | 2018-03-26 | 2022-09-13 | 青岛海尔智慧厨房电器有限公司 | 一种超双疏叶轮及其制备方法和应用 |
CN109023318B (zh) * | 2018-07-23 | 2020-08-04 | 昆明理工大学 | 一种提高换热器换热系数的表面处理方法 |
CN110791125A (zh) * | 2018-08-02 | 2020-02-14 | 南京理工大学 | 超疏水防冰材料的制备方法 |
CN109722168A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种无氟超疏水表面的制备工艺 |
CN109939906A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | 中国科学院海洋研究所 | 一种铝基无氟超疏水膜的制备方法 |
CN110734229B (zh) * | 2019-11-21 | 2022-04-22 | 陕西科技大学 | 一种超疏水增透减反射蒙砂玻璃及其制备方法 |
US11753694B1 (en) | 2022-04-26 | 2023-09-12 | Jiangsu University | Pulse current-assisted laser peen forming and hydrophobic surface preparing method for aluminum alloy |
CN114952010B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-02-17 | 江苏大学 | 一种脉冲电流辅助铝合金激光喷丸成形与疏水表面制备方法 |
CN115110128B (zh) * | 2022-06-21 | 2023-10-27 | 华南理工大学 | 一种在金属表面制备高稳定十四酸镍超疏水镀层的方法 |
CN116159723B (zh) * | 2022-12-10 | 2023-09-12 | 上海夏宁新材料科技有限公司 | 一种金属涂装工艺 |
-
2007
- 2007-01-12 CN CNB2007100262790A patent/CN100558472C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
金属基体上超疏水表面的制备研究. 钱柏太.大连理工大学博士学位论文. 2006 |
金属基体上超疏水表面的制备研究. 钱柏太.大连理工大学博士学位论文. 2006 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101824620A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-08 | 重庆大学 | 一种镁合金表面超疏水涂层的制备方法 |
CN109746639A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-14 | 西安科技大学 | 铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法 |
CN110132668A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-16 | 西安培华学院 | 一种常规载玻片超疏水处理方法 |
RU2803714C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2023-09-19 | Акционерное общество "Дальневосточная генерирующая компания" (АО "ДГК") | Способ формирования гидрофобной структуры поверхности теплообмена |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101007304A (zh) | 2007-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100558472C (zh) | 铝及铝合金超疏水表面的制作方法 | |
Zheng et al. | Fabrication of a micro-nanostructured superhydrophobic aluminum surface with excellent corrosion resistance and anti-icing performance | |
CN104630775B (zh) | 一种换热器铝箔翅片组超疏水表面的规模化制备方法 | |
CN107321583B (zh) | 微纳米分级结构超疏水表面的原位构建方法及应用 | |
CN104005026A (zh) | 一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法 | |
CN106399986A (zh) | 一种具有自清洁功能的超疏水铝表面的制备方法 | |
CN105256342B (zh) | 一种基于铜的超疏水表面及其制备方法 | |
CN108431542B (zh) | 一种用于提高凝结水捕获率的交替排列的非均质润湿表面 | |
CN102677058A (zh) | 含铜离子和氯离子的盐溶液刻蚀制备超疏水铝表面的方法 | |
CN101935834B (zh) | 一种铝材表面超疏水化方法 | |
Xu et al. | Nanocoating: anti-icing superamphiphobic surface on 1060 aluminum alloy mesh | |
CN112898886B (zh) | 一种防腐防冰耐磨超疏水涂层及其制备方法 | |
JP2010174269A (ja) | アルミニウム部材の製造方法 | |
CN102686780B (zh) | 用于铝的预处理方法和其中使用的高效蚀刻清洁剂 | |
CN107142467B (zh) | 一种超润滑铝表面的制备方法 | |
CN104762622A (zh) | 一种铜镍合金管材表面光亮化的处理方法 | |
CN114411223B (zh) | 一种金属铜表面原位构建的防结冰超疏水涂层、制备方法及其应用 | |
CN109468648A (zh) | 铝或铝合金防结霜表面的大规模制备方法 | |
CN101934268B (zh) | 一种镁合金表面超疏水耐腐蚀功能膜的制备方法 | |
CN100443851C (zh) | 热交换器用铝箔、其制造方法及使用其的热交换器和空调 | |
CN107745477A (zh) | 一种金属表面纳米注塑成型的方法及其应用 | |
CN107761085B (zh) | 一种一步法制备铝基超疏水表面的方法 | |
Afshar et al. | The application of superhydrophobic coatings to brass alloy substrates: A review | |
CN106367756A (zh) | 一种疏水微纳结构铝表面的制备方法 | |
CN107377334A (zh) | 一种铝基微锥阵列结构超疏水表面及其构建方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091111 Termination date: 20130112 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |