CN103409782B - 基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺 - Google Patents

基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺，包括下述步骤：（1）截取一段铝试样，并进行表面抛光处理；（2）将抛光后试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中，在恒流或恒压条件下对铝导线进行微弧氧化处理；（3）微弧氧化处理后的试样用水清洗，干燥；（4）采用质量浓度为1～5%硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低表面能修饰，最后将试样取出干燥。本发明采用微弧氧化技术，在铝材料表面形成氧化物陶瓷层微观粗糙结构，具有优异的机械和耐磨性能，不容易发生劣化，超疏水性更优异。

Description

基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺
技术领域
本发明涉及一种材料表面的处理方法，特别涉及一种铝材料表面超疏水性的处理方法。
背景技术
铝材料由于其具有质量轻、比强度高、耐腐蚀、易加工等优点，在电网、建筑、航空等领域都有广泛的运用，是应用最广的工程材料之一。从自然界荷叶等具有特殊浸润性的表面受到启发，超疏水表面是近年来国内外的一个研究热点。超疏水表面是指表面和水滴静态接触角在150°以上的表面，水滴在其表面近似呈圆球形，接触面积很小，很容易滚落。由于超疏水表面具有拒斥水滴粘附能力，因此超疏水表面在防止表面积污、防止表面结冰/结霜、输油管道减小流体阻力等领域具有重要的应用前景。在铝材料上构筑超疏水表面，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
材料表面超疏水性处理，一般是采用两种思路：一是在疏水材料表面构筑微纳米的粗糙结构，二是在粗糙结构表面进一步进行低表面能修饰。由于铝材料为亲水材料，因此要在其表面构造超疏水特性，因此采用通常的两步法：首先构造微纳米的微观结构；然后进行低表面能修饰。
近年来，一些文献和专利介绍了铝材料的超疏水表面处理方法。中国专利CN101982560A公开了一种铝合金超疏水表面的处理方法，该方法需要采用对强酸溶液对铝合金进行腐蚀，且表面所形成的微观粗糙结构不稳定，易发生破坏，从而影响表面的疏水性。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用微弧氧化技术，在铝材料表面形成硬度高、耐磨的氧化物陶瓷层结构，实现铝材料超疏水表面形成的方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺，其特征在于，包括下述步骤：
（1）截取一段铝试样，并进行表面抛光处理；
（2）将抛光后试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中，在恒流或恒压条件下对铝导线进行微弧氧化处理，电解液由0.5g/L～3g/L的氢氧化钠、5.0g/L～15.0g/L硅酸钠和1.0g/L～5.0g/L钨酸钠、余量为水配制而成；
（3）微弧氧化处理后的试样用水清洗，干燥；
（4）采用质量浓度为1～5%硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低表面能修饰，最后将试样取出干燥。
上述方法中，所述的恒流条件为，电流密度为0.5～15A/dm2。所述的恒压条件为电压260～400V。
所述低表面能修饰时间为10～20min。所述干燥是将试样置于90℃干燥箱中完成。
本发明的优点是，由于在其表面形成的为质地坚硬的氧化物层，具有优异的机械和耐磨性能，在低温风雪等恶劣条件下表面的微观粗糙结构不容易发生劣化，从而可以发挥更大的作用。
附图说明
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为实施例1铝试样表面的微观形貌照片。
图2为实施例1铝试样表面的接触角照片。
具体实施方式
实施例1
（1）截取铝试样（100mm*10mm*5mm），并分别采用400#和800#砂纸进行表面抛光处理，抛光后用水超声清洗，干燥；
（2）将抛光后试样由导电夹具固定放入电解池中，在电压350V的恒压条件下对铝导线进行微弧氧化处理15min，电解液由0.5g/L的氢氧化钠、10g/L硅酸钠和3g/L钨酸钠、余量为水配制而成;
（3）微弧氧化处理后的试样用水清洗，置于90℃干燥箱中干燥；
（4）采用质量浓度为2%硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低表面能修饰，处理时间为15min，最后将试样取出于90℃干燥箱中干燥。对本实施例样品表面进行显微结构分析，结果参见图1。对本实施例样品表面进行接触角测量，结果参见图2。
实施例2
工艺步骤同实施例1，与实施例1不同之处是：电解液由2g/L的氢氧化钠、15g/L硅酸钠和1g/L钨酸钠、余量为水配制而成，采用260V的恒压条件处理30min。微弧氧化处理后采用质量浓度为1%硬脂酸乙醇溶液处理20min。
实施例3
工艺步骤同实施例1，与实施例1不同之处是：电解液由3g/L的氢氧化钠、5g/L硅酸钠和5g/L钨酸钠、余量为水配制而成，采用400V的恒压条件处理10min。微弧氧化处理后采用质量浓度为5%硬脂酸乙醇溶液处理10min。
实施例4
工艺步骤同实施例1，与实施例1不同之处是：电解液由1g/L的氢氧化钠、10g/L硅酸钠和2g/L钨酸钠、余量为水配制而成，采用电流密度0.5A/dm2的恒流条件处理60min。
实施例5
工艺步骤同实施例1，与实施例1不同之处是：电解液由0.5g/L的氢氧化钠、12g/L硅酸钠和3g/L钨酸钠、余量为水配制而成，采用电流密度15A/dm2的恒流条件处理10min。
如图1所示，实施例1试样在恒压条件（电压350V，处理时间15min）,表面形成类似蜂窝的粗糙结构，微米级的突起的表面还存在着亚微米级的结构。经硬脂酸修饰后，表面的接触角增大到151.3°（图2），表面的疏水性增强很多。说明通过合适的微弧氧化条件，是可以在铝表面构造出类似荷叶表面的微米‐纳米复合粗糙结构，再通过低表面能修饰后，可以达到超疏水状态。

Claims (1)

1.一种基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺，其特征在于，包括下述步骤：
(1)截取一段铝试样，并分别采用400#和800#砂纸进行表面抛光处理，抛光后用水超声清洗；
(2)将抛光后试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中，在电流密度为0.5～15A/dm2的恒流条件下，或电压为260～400V的恒压条件下，对铝导线进行微弧氧化处理，电解液由0.5g/L～2.0g/L的氢氧化钠、10.0g/L～15.0g/L硅酸钠和2.0g/L～5.0g/L钨酸钠、余量为水配制而成；
(3)微弧氧化处理后的试样用水清洗，干燥；
(4)采用质量浓度为2～5％硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行10～20min的低表面能修饰，最后将试样取出干燥；
铝材料表面形成微米‐纳米复合粗糙结构，表面的接触角增大到151.3°。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103882495B (zh) * 2014-04-16 2017-10-27 山东理工大学 一种电解等离子体制备铝合金抗粘附表面的方法
CN104988552A (zh) * 2015-06-12 2015-10-21 厦门大学 一种超疏水铝片的制备方法
CN106400079A (zh) * 2016-11-16 2017-02-15 北京石油化工学院 一种铝合金表面多层超疏水复合膜层的制备方法
CN107723773A (zh) * 2017-08-22 2018-02-23 吉林大学 一种铝合金仿生防冰表面的制备方法
CN110607548A (zh) * 2019-10-24 2019-12-24 中国工程物理研究院材料研究所 一种铝或铝合金表面微弧氧化膜层的制备方法
CN111768900B (zh) * 2020-07-02 2021-12-17 西安科技大学 一种Al@Al2O3可编织柔性导线及其制备方法和应用
CN111957540A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 江苏中新瑞光学材料有限公司 一种耐磨性疏水材料的制备方法
CN114574925A (zh) * 2022-04-12 2022-06-03 西安工程大学 耐腐蚀油水分离网的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008004827A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Postech Academy-Industry Foundation Method for fabricating superhydrophobic surface and solid having superhydrophobic surface structure by the same method
CN101158401A (zh) * 2007-11-20 2008-04-09 曲阜金皇活塞股份有限公司 一种陶瓷汽缸及其制备技术
CN101195915A (zh) * 2007-12-20 2008-06-11 大连交通大学 一种在铁基、铜基材料表面获得陶瓷层的方法
CN101270495A (zh) * 2008-04-21 2008-09-24 华南理工大学 合金表面微弧氧化制备防腐抗磨陶瓷涂层的方法
KR20090035891A (ko) * 2007-10-08 2009-04-13 재단법인서울대학교산학협력재단 알루미늄 소재의 자가세정능 부여를 위한 표면 개질 방법
CN101748461A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超疏水超双疏表面制备技术
CN102304741A (zh) * 2011-09-22 2012-01-04 湖南工业大学 阳极氧化法制备铝基超疏水薄膜
CN102345149A (zh) * 2011-09-16 2012-02-08 东南大学 一种铝箔仿生纳米结构超疏水抗结露功能表面的制备方法
CN103016196A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 石家庄金刚凯源动力科技有限公司 适用于重油的活塞

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008004827A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Postech Academy-Industry Foundation Method for fabricating superhydrophobic surface and solid having superhydrophobic surface structure by the same method
KR20090035891A (ko) * 2007-10-08 2009-04-13 재단법인서울대학교산학협력재단 알루미늄 소재의 자가세정능 부여를 위한 표면 개질 방법
CN101158401A (zh) * 2007-11-20 2008-04-09 曲阜金皇活塞股份有限公司 一种陶瓷汽缸及其制备技术
CN101195915A (zh) * 2007-12-20 2008-06-11 大连交通大学 一种在铁基、铜基材料表面获得陶瓷层的方法
CN101270495A (zh) * 2008-04-21 2008-09-24 华南理工大学 合金表面微弧氧化制备防腐抗磨陶瓷涂层的方法
CN101748461A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超疏水超双疏表面制备技术
CN102345149A (zh) * 2011-09-16 2012-02-08 东南大学 一种铝箔仿生纳米结构超疏水抗结露功能表面的制备方法
CN102304741A (zh) * 2011-09-22 2012-01-04 湖南工业大学 阳极氧化法制备铝基超疏水薄膜
CN103016196A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 石家庄金刚凯源动力科技有限公司 适用于重油的活塞

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