CN108950641A - 一种液态涂层及其制备方法和装置 - Google Patents

一种液态涂层及其制备方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108950641A
CN108950641A CN201810664869.4A CN201810664869A CN108950641A CN 108950641 A CN108950641 A CN 108950641A CN 201810664869 A CN201810664869 A CN 201810664869A CN 108950641 A CN108950641 A CN 108950641A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
liquid coating
lubricating oil
coating
vacuum
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.)
Pending
Application number
CN201810664869.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张达威
吴德权
王金伟
李晓刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201810664869.4A priority Critical patent/CN108950641A/zh
Publication of CN108950641A publication Critical patent/CN108950641A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1254—Sol or sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/026—Anodisation with spark discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials

Abstract

本发明属于表面防护技术领域，涉及一种液态涂层及其制备方法和装置，适用于铝及铝合金表面防护，具有表面自清洁、表面疏液、自修复、防冰、耐蚀等多种功能。本发明仿生自然界猪笼草结构，通过构筑多孔微纳结构基底，氟化物修饰后达到疏水效果；选择表面张力20‑40mN/m，粘度100‑1800cp的润滑油，通过真空浸渍装置实现对纳米深孔的完全填充，制备得到新型液态涂层。该涂层制备工艺简单，防护性能强，盐雾960h无腐蚀，低温‑10℃48h无结冰，摩擦30min表面无损伤，解决了传统涂层易吸附环境介质、机械稳定性差、不耐久性等问题。

Description

一种液态涂层及其制备方法和装置
技术领域：
本发明属于表面防护技术领域，适用于表面自清洁、自修复、耐腐蚀等功能性涂层制备的一种液态涂层及其制备方法和装置。
背景技术：
超浸润表面是20世纪90年代迅速发展的一类新型多功能材料，其特点是将仿生理念应用于制备技术，通过设计特殊的表面微纳结构及化学物质修饰，实现超亲水、超亲油、超疏水和超疏油等功能。目前，超疏水和超光滑两类仿生表面是超浸润体系中的研究热点。基于超浸润理论研发的涂层，在自清洁玻璃、疏水性织物、减小船舶或飞机运动过程中拖曳阻力、超疏水防腐蚀、飞机表面防覆冰涂层及超浸润微流体系统等方面应用广泛。
受到荷叶表面特殊浸润状态的启发，科研人员发明了超疏水材料。荷叶表面有微米级的凸起和纳米级的蜡状的物质，该结构可以储存气体形成气垫，阻隔空气与基底的接触；同时蜡状物质减小水对表面的浸润。因此荷叶表面可以形成稳定的Cassie状态气-液界面，使得水滴溶液滚落达到自清洁的目的。传统超疏水材料仿生荷叶微观结构特点，在自清洁、防冰防水等领域得到应用。然而越来越多的人发现超疏水涂层的不浸润效果受到很多环境因素的限制，比如在高湿度、浸泡等环境中，凸起结构中储存的气体会被液体溶解或消耗，表面从Cassie状态向Wenzel状态发生转变，疏水效果明显下降。另外，超疏水表面虽然可以延迟水滴在表面的结冰时间，但是一旦结冰，粗糙的微观凸起结构会和冰之间产生机械锚钉作用，冰附着力反而上升。基于上述种种现象，研究者开始将目光转移到油浸润超光滑涂层的表面。
猪笼草为超光滑涂层的设计提供了灵感。猪笼草的叶片具有微观粗糙结构，叶片内分泌的液体可储存于粗糙结构形成一层润滑膜。这种涂层中凸起结构内储存的不是气体而是低表面能的植物油，可以将固体基底和外界液体隔离开来。超润滑涂层的液液界面比超疏水结构的气液界面更稳定，能有效的减少液滴附着，同时，液滴在超光滑表面的滚动角也非常小，可以实现自清洁疏液的功能。涂层中的液体具有流动性，即使涂层某些部位受到划伤、摩擦等导致涂层受损，润滑油能迅速流淌到产生的裂纹中，覆盖漏出的基底，实现快速修复，长效防护的作用。
目前，国内在液态涂层领域的研究非常少。很多文献研究依然停留在概念或实验室条件。极少量文献(如CN105670348)制备了相关的液体涂层，如通过溶胶凝胶、沉积法等构造粗浅的多孔结构基材，在简单浸泡条件下，将润滑油浸润到多孔结构中。虽然液态涂层研究具有优异的性能得到广泛关注，但是目前仍然存在不足。笔者查阅国内外相关文献，总结分析认为超润滑涂层主要存在以下问题：
1.涂层的多孔微纳结构基材虽然具备微观精细结构，但是机械稳定性较差，无法抵挡外界不可避免的冲击、摩擦、压力等作用。而多孔结构的基材是承载润滑油的主要物质，一旦基材在外界作用下坍塌，会造成受损部位的失效，使涂层丧失功能。如CN105670348提出通过溶胶凝胶法制造的基底并没有分析其强度，很难承载环境的作用力。
2.液态涂层耐久性并没有进行评价。制备好的液态涂层在使用初期具有良好的疏液性，滴落的液体由于无法浸润低表面能润滑油而迅速滑走。然而液滴在滑落的过程中会带走一部分润滑油，而导致润滑油在涂层服役过程中不断减少，直至涂层失效。另外不合理的设计，如过大的孔洞难以提供足够的毛细力，润滑油易流失。专利 CN105670348中通过溶胶凝胶法制备的多孔基底，粗糙度一般在微米级，锁油能力有限。
3.简单的浸泡不能实现润滑油注入到纳米级深孔中。深孔能存储油量大，能提升涂层的耐久性及自修复能力，但是向纳米级深孔中注入油，是一项挑战性工作。如US2013/050364只是构建了很浅的纳米多孔层，通过简单浸泡，将润滑油浸润入孔。但是这种浅孔机械稳定性差，储油量少，限制了液态涂层的使用。
因此制备具有机械稳定性、服役耐久性液态自修复涂层，对于提升涂层性能，增强涂层环境适应性，拓宽涂层使用范围，具有重要作用。本发明所涉及的液态涂层，改变了传统固体涂层的防护形式，通过润滑油隔绝环境介质对基底的侵蚀，同时润滑油对基底有良好润湿，具有稳定成膜性能。液体膜层的动态流淌，能快速修复划伤、摩擦产生的缺陷，增强涂层服役可靠性。本发明对润滑油材料、低表面能修饰物各项物性参数选控严格，着力于改善液态涂层微纳结构基底的稳定性，提高基底锁油能力，通过自制的真空浸渍装置，实现超深纳米盲孔的填充，制备具有更高实用性的液态自修复涂层。
发明内容
本发明开发一种机械稳定性好，制备工艺简单，具有疏水自修复耐腐蚀功能的液态涂层，用于防止铝及铝合金表面的水汽凝结，腐蚀液体浸润等。该液态涂层解决了固体涂层表面易吸附环境介质，难以抵抗磨损划伤缺陷的问题，通过润滑油实现良好疏液、自主修复。本发明提供了一种操作简单，重复性强的制备工艺，制得的涂层具有自清洁、耐腐蚀、可修复、防冰防雾的功能。
本发明的技术方案是：一种液态涂层,所述液态涂层包括多孔微纳结构的基底层、修饰层和润滑油层。
进一步，所述多孔微纳结构基底为表面粗糙并呈多孔结构的铝箔，孔径为20-500nm，粗糙度为纳米级，粗糙度控制在10nm-1000nm，所述多孔微纳结构基底的厚度为1-80μm，基底硬度为HV300-HV500。
进一步，所述修饰层为氟硅烷或有机氟化物中的一种或多种，如氟硅烷中的全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、氟化物中的全氟辛基硫醇等低表面能物质的溶液中的一种或者多种。
进一步，所述润滑油层为全氟聚醚、氟素润滑油、矿物油或硅油。
本发明所述的润滑油层通过将低表面能润滑油注入多孔纳米结构中，填充于孔洞中并在表面形成的润滑油膜层，阻隔环境中液体对基底的侵蚀。一旦基底受到划伤及磨损，该润滑油的流动性使得缺陷处周围润滑油能迅速流淌到划口处，覆盖裸露的铝基底及氧化铝管壁，防止基底被侵蚀。进一步的，本发明所述的润滑油优选为矿物油、全氟聚醚油、硅油、离子液体等中的一种，其表面张力优选为 20-40mN/m，粘度优选为10-800cp，使得凝结在表面的水能通过油快速流走。
进一步的，本发明所述液态涂层，基底及润滑油之间需要满足的界面相互作用关系为：润滑油可以浸润粗糙的多孔微纳结构基材；能被多孔微纳结构产生的毛细力锁住，形成稳定的液态包覆界面；对腐蚀性溶液具有不浸润性，抵挡腐蚀介质的侵蚀。
本发明的另一目的是提供制备上述的液态涂层的方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：制备多孔微纳结构基底：
选择铝箔为基底，采用阳极氧化、微弧氧化、溶胶凝胶、化学/ 电化学沉积或分子组装方法，得到具有多孔微纳结构的基底；
步骤2：修饰物溶液的配制及修饰工艺
取修饰物和无水乙醇混合，配制浓度0.1-5％的溶液，将步骤1 制备得到的多孔微纳结构的基底置于修饰液中浸泡1-3h，随后取出在烘箱中干燥1-2h；
步骤3：润滑油注入
在真空条件下注入润滑油实现超长长径比的微纳孔洞的完全填充，所述真空度为＜10P气压，真空时间3-5h，真空环境下浸泡30-60min。
进一步，所述步骤1中的阳极氧化的具体工艺为：取纯铝丙酮清洗后，在300-500℃马弗炉中退火1-2h，取出后用丙酮清洗，用氮气吹干后，通过电解抛光，在20-25V电压，乙醇/高氯酸电解液中，抛光20-60s得到镜面光滑铝箔；
在电压为195V-200V、浓度为0.3-0.5M/L磷酸溶液，温度为0-5 ℃水浴中，第一次阳极氧化1-3h，随后通过浓度为6-8％铬酸溶液， 40-60℃加热30-60min去除第一次无序阳极氧化层；
第二次阳极氧化条件同第一次一样，时间为30-60min。
本发明还提供上述方法采用的的装置，所述装置包括真空泵、抽气阀、气压表、进气阀、进油阀真空反应釜、吸油管和三通管；
其中，所述三通管设置在所述真空反应釜的密封盖上，且其中一端的插入到所述真空反应釜的内部，所述抽气阀和进气阀分别设置所述三通管另外两端，所述真空泵通过管路与设有抽气阀一端的三通管连接，所述气压表设置在所述三通管上，所述吸油管的一端插入到所述真空反应釜的内部，另一端与所述伸入到盛有润滑油的容器内。
该真空浸渍法是在改良传统的浸泡法、溶液交换法等方法后，提出的一种新方法，能高效实现阳极氧化形成超长长径比的深孔的填充。
本发明的有益效果是：该液态涂层具有良好的疏液性能、自修复性能，表现为液滴在表面难以聚集，冰核、结垢等形核过程难以在液态表面形成，微生物等难以在表面附着，腐蚀介质难以渗透该疏水表面，受损的基底能被润滑油迅速填充修复，服役寿命长。该液态涂层解决了传统固态涂层易被环境介质吸附、机械性能差等特点。用于热交换器可显著提高表面导热系数，用于浴室、锅炉顶棚涂层可有效减少液滴侵蚀。
附图说明：
图1为本发明液态涂层结构示意图。
图2为本发明液态涂层形貌示意图，图2(a)为液态涂层截面图；图2(b)液态涂层截面fib形貌。
图3为阳极氧化基底与液态涂层摩擦实验后表面形貌示意图；图3(a) 基底摩擦后表面形貌；图3(b)液态涂层摩擦后表面形貌
图4为液态涂层裂纹表面(a)650倍观察裂纹(2)6500倍观察裂纹。
图5为极化曲线测量结果曲线示意图。
图6为本发明液态涂层的制备装置结构示意图。
图中：
1.多孔微纳结构的基底层,2.修饰层,3.润滑油层,4.真空泵,5. 抽气阀,6.气压表,7.进气阀,8.进油阀,9.润滑油,10.样品,11.真空反应釜,12.吸油管,13.三通管。
具体实施方案：
下面结合实例对本发明作进一步说明，但不能作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明一种液态涂层,所述液态涂层包括多孔微纳结构的基底层1、修饰层2和润滑油层3。
所述多孔微纳结构基底1为表面粗糙并呈多孔结构的铝箔，孔径为20-500nm，粗糙度为纳米级，粗糙度控制在10nm-1000nm，所述多孔微纳结构基底的厚度为1-80μm，基底硬度为HV300-HV500。
所述修饰层2为氟硅烷、有机氟化物中的一种或多种，如氟硅烷中的全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷，有机氟化物中的全氟辛基硫醇等低表面能物质的溶液中的一种或者多种。
所述润滑油层4为全氟聚醚、氟素润滑油、矿物油或硅油。
一种制备所述的液态涂层的方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：制备多孔微纳结构基底：
选择铝箔为基底，采用阳极氧化、微弧氧化、溶胶凝胶、化学/ 电化学沉积或分子组装方法，得到具有多孔微纳结构的基底；
步骤2：修饰物溶液的配制及修饰工艺
取修饰物和无水乙醇混合，配制浓度0.1-5％的溶液，将步骤1 制备得到的多孔微纳结构的基底置于修饰液中浸泡1-3h，随后取出在烘箱中干燥1-2h；
步骤3：润滑油注入
在真空条件下注入润滑油实现超长长径比的微纳孔洞的完全填充，所述真空度为＜10Pa气压，真空时间3-5h，真空环境下浸泡 30-60min。
所述步骤1中的阳极氧化的具体工艺为：取纯铝丙酮清洗后，在 300-500℃马弗炉中退火1-2h，取出后用丙酮清洗，用氮气吹干后，通过电解抛光，在20-25V电压，乙醇/高氯酸电解液中，抛光20-60s 得到镜面光滑铝箔；
在电压为195V-200V、浓度为0.3-0.5M/L磷酸溶液，温度为0-5 ℃水浴中，第一次阳极氧化1-3h，随后通过浓度为6-8％铬酸溶液， 40-60℃加热30-60min去除第一次无序阳极氧化层；
第二次阳极氧化条件同第一次一样，时间为30-60min。
一种上述方法采用的装置，所述装置包括真空泵4、抽气阀5、气压表6、进气阀7、进油阀8真空反应釜11、吸油管12和三通管13；
其中，所述三通管13设置在所述真空反应釜11的密封盖上，且其中一端的插入到所述真空反应釜11的内部，所述抽气阀5和进气阀7分别设置所述三通管13另外两端，所述真空泵4通过管路与设有抽气阀5一端的三通管13连接，所述气压表6设置在所述三通管 13上，所述吸油管12的一端插入到所述真空反应釜11的内部，另一端与所述伸入到盛有润滑油的容器内，(如图6所示)。
实施例：
阳极氧化法制备多孔微纳结构基底
取纯铝(99.999％)浸泡于丙酮溶液中去油，裁剪为25mm*25mm 的铝片。在300℃马弗炉中退火1.5h，取出后用丙酮清洗。用氮气吹干后，通过电解抛光，在25V电压，乙醇高氯酸电解液(体积比4:1) 中，抛光60s得到镜面光滑铝箔。在195V电压、磷酸(0.3M/L)溶液、0℃水浴中，第一次阳极氧化1h，随后通过铬酸溶液(6％)，60 ℃加热去除第一次无序阳极氧化层。第二次阳极氧化条件同第一次一样，时间为30min。得到孔径为180nm，深度为50um的阳极氧化层。
(1)修饰物溶液的配制及修饰工艺
取全氟癸基三乙氧基硅烷，和无水乙醇混合，配制浓度1％的溶液。将制备好的阳极氧化铝片置于修饰液中浸泡1h，随后取出在烘箱中120℃干燥1h。
(2)润滑油注入
将修饰好的阳极氧化铝片，置于真空反应釜中，抽真空5h。取矿物油50mL，打开油孔针阀，将矿物油注入反应釜中，包裹试样表面，关闭阀门。真空环境中浸泡1h后，打开空气阀，让大气进入反应釜中。大气压将油完全压入纳米孔洞中。
1.测试液态涂层基本性能如下：
(1)微观切面形貌
图2为冷冻电镜拍摄的液态涂层断面形貌图。图2(a)为液态涂层截面图。可以看到液态涂层表面明显的分层，上层的液态润滑油层，下层基底层。图3(b)为离子束切割后的截面形貌图。可以清晰看出，孔洞中填满了润滑油，为多孔结构基底建立了一层屏障膜层，以阻止外界腐蚀液体的侵蚀。
(2)摩擦前后表面形貌
图3为激光共聚焦显微镜观察涂层表面形貌。(a)为阳极氧化铝基底摩擦后表面。可以看到表面有部分磨损为细碎片；(b)为液态涂层截面形貌，可以看到表面基本没有磨损痕迹，非常完整。表明液态涂层有较好的机械稳定性，能抵抗摩擦破坏。
(3)液态涂层自修复检测结果：
图4为润滑油填充裂缝图。(a)为宏观尺度下裂缝表面，(b)为微观尺度裂缝被润滑油填充。可以看到基底并没有暴露在腐蚀介质环境中，说明润滑油快速流动到缺陷处，修复受损部位。
(4)极化曲线检测
为了定量表达润滑油对涂层基底的自修复能力，通过极化曲线测试了完好涂层(AAO，AAO-oil)和带裂纹涂层(AAO-crack， AAO-oil-crack)的腐蚀电流密度，如图5所示。未经任何处理的AAO 腐蚀电流密度为3.36*10-9A/cm-2，填充润滑油后，腐蚀电流密度为4.76*10-11A/cm-2。润滑油极大的降低了基材的腐蚀速率。同完好的裸露多孔结构基底相比，其产生裂纹后，腐蚀电流密度上升为 2.36*10-9A/cm-2，腐蚀速度增加。而填充润滑油后的液态涂层，腐蚀电流密度非常低1.18*10-10A/cm-2。表明润滑油起到了修复裂纹的作用。
表1液态涂层基本性能测试结果
测试项目 测试结果
接触角 158
盐雾测试 960h，涂层完好基底未腐蚀
摩擦系数 0.15
覆冰 120h，-10℃无覆冰
以上实验结果表明，以厚度为50um的多孔阳极氧化铝作为基底的液态涂层，通过疏水修饰后真空浸渍，将低表面能矿物油填充至纳米孔中，液态涂层实现了对水的不浸润，不覆冰，长效耐腐蚀性能。填充的润滑油降低涂层表面摩擦系数，使得涂层耐磨性增强，具有良好的机械稳定性，能承受外界机械磨损等影响。润滑油的流动性使涂层具备优良的自修复功能。

Claims (7)

1.一种液态涂层,其特征在于，所述液态涂层包括多孔微纳结构的基底层、修饰层和润滑油层。
2.根据权利要求1所述的液态涂层，其特征在于，所述多孔微纳结构基底为表面粗糙并呈多孔结构的铝箔，孔径为20-500nm，粗糙度为纳米级，粗糙度控制在10nm-1000nm，所述多孔微纳结构基底的厚度为1-80μm，基底硬度为HV300-HV500。
3.根据权利要求1所述的液态涂层，其特征在于，所述修饰层为氟硅烷、有机氟化物或长链烷烃中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的液态涂层，其特征在于，所述润滑油层为全氟聚醚、氟素润滑油、矿物油或硅油。
5.一种制备如权利要求1-4任意一项所述的液态涂层的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：制备多孔微纳结构基底：
选择铝箔为基底，采用阳极氧化、微弧氧化、溶胶凝胶、化学/电化学沉积或分子组装方法，得到具有多孔微纳结构的基底；
步骤2：修饰物溶液的配制及修饰工艺
取修饰物和无水乙醇混合，配制浓度0.1-5%的溶液，将步骤1制备得到的多孔微纳结构的基底置于修饰液中浸泡1-3h，随后取出在烘箱中干燥1-2h；
步骤3：润滑油注入
在真空条件下注入润滑油实现超长长径比的微纳孔洞的完全填充，所述真空度为＜10P气压，真空时间3-5h，真空环境下浸泡30-60min。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的阳极氧化的具体工艺为：取纯铝丙酮清洗后，在300-500℃马弗炉中退火1-2h，取出后用丙酮清洗，用氮气吹干后，通过电解抛光，在20-25V电压，乙醇/高氯酸电解液中，抛光20-60s得到镜面光滑铝箔；
在电压为195V-200V、浓度为0.3-0.5M/L磷酸溶液，温度为0-5℃水浴中，第一次阳极氧化1-3h，随后通过浓度为6-8%铬酸溶液，40-60℃加热30-60min去除第一次无序阳极氧化层；
第二次阳极氧化条件同第一次一样，时间为30-60min。
7.一种如权利要求5或6所述方法的装置，其特征在于，所述装置包括真空泵（4）、抽气阀（5）、气压表（6）、进气阀（7）、进油阀（8 ）真空反应釜（11）、吸油管（12）和三通管（13）；
其中，所述三通管（13）设置在所述真空反应釜（11）的密封盖上，且其中一端的插入到所述真空反应釜（11）的内部，所述抽气阀（5）和进气阀（7）分别设置所述三通管（13）另外两端，所述真空泵（4）通过管路与设有抽气阀（5）一端的三通管（13）连接，所述气压表（6）设置在所述三通管（13）上，所述吸油管（12）的一端插入到所述真空反应釜（11）的内部，另一端与所述伸入到盛有润滑油的容器内。
CN201810664869.4A 2018-06-25 2018-06-25 一种液态涂层及其制备方法和装置 Pending CN108950641A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810664869.4A CN108950641A (zh) 2018-06-25 2018-06-25 一种液态涂层及其制备方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810664869.4A CN108950641A (zh) 2018-06-25 2018-06-25 一种液态涂层及其制备方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108950641A true CN108950641A (zh) 2018-12-07

Family

ID=64486736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810664869.4A Pending CN108950641A (zh) 2018-06-25 2018-06-25 一种液态涂层及其制备方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108950641A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139476A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 一汽解放汽车有限公司 一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途
CN112151702A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种锂离子电池
CN113005497A (zh) * 2021-02-05 2021-06-22 中山大学 一种钛合金表面防污损的复合涂层及其制备方法和应用
CN113522684A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 济南大学 一种利用激光刻蚀法制备猪笼草仿生超润滑表面的方法
CN114031798A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 南方科技大学 一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法
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
CN115029746A (zh) * 2022-07-21 2022-09-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于多种金属基材的slips表面涂层及其制备方法与应用
CN116410663A (zh) * 2021-12-30 2023-07-11 中国科学院理化技术研究所 一种可长期使用、高效节能的动态仿生防垢涂层

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101736384A (zh) * 2008-11-19 2010-06-16 苏州有色金属研究院有限公司 铝合金自润滑表面的工艺处理装置
CN103966640A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院海洋研究所 一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法
CN103966641A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院海洋研究所 一种利用人工仿猪笼草超滑表面防止金属大气腐蚀的方法
CN104593727A (zh) * 2014-12-24 2015-05-06 西安神光安瑞光电科技有限公司 一种利用aao模板制备纳米图形化衬底的方法
CN104651900A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 中国科学院海洋研究所 一种利用液/固复合膜对金属进行防腐的方法
CN107142467A (zh) * 2017-04-25 2017-09-08 云南大学 一种超润滑铝表面的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101736384A (zh) * 2008-11-19 2010-06-16 苏州有色金属研究院有限公司 铝合金自润滑表面的工艺处理装置
CN104651900A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 中国科学院海洋研究所 一种利用液/固复合膜对金属进行防腐的方法
CN103966640A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院海洋研究所 一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法
CN103966641A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 中国科学院海洋研究所 一种利用人工仿猪笼草超滑表面防止金属大气腐蚀的方法
CN104593727A (zh) * 2014-12-24 2015-05-06 西安神光安瑞光电科技有限公司 一种利用aao模板制备纳米图形化衬底的方法
CN107142467A (zh) * 2017-04-25 2017-09-08 云南大学 一种超润滑铝表面的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANJING TUO等: "Corrosion protection application of slippery liquid-infused porous surface based on aluminum foil", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *
陆洲: "氧化铝基超疏水/超滑表面对海洋环境腐蚀的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112151702A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种锂离子电池
CN112151702B (zh) * 2019-06-27 2022-04-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种锂离子电池
CN111139476A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 一汽解放汽车有限公司 一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途
CN113005497A (zh) * 2021-02-05 2021-06-22 中山大学 一种钛合金表面防污损的复合涂层及其制备方法和应用
CN113522684A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 济南大学 一种利用激光刻蚀法制备猪笼草仿生超润滑表面的方法
CN114031798A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 南方科技大学 一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法
CN116410663A (zh) * 2021-12-30 2023-07-11 中国科学院理化技术研究所 一种可长期使用、高效节能的动态仿生防垢涂层
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
CN115029746A (zh) * 2022-07-21 2022-09-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于多种金属基材的slips表面涂层及其制备方法与应用
CN115029746B (zh) * 2022-07-21 2024-03-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于多种金属基材的slips表面涂层及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108950641A (zh) 一种液态涂层及其制备方法和装置
Wang et al. A comparison between superhydrophobic surfaces (SHS) and slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) in application
Jamil et al. Durable and scalable candle soot icephobic coating with nucleation and fracture mechanism
Barthwal et al. Fabrication of robust and durable slippery anti-icing coating on textured superhydrophobic aluminum surfaces with infused silicone oil
Zhang et al. A review of the recent advances in superhydrophobic surfaces and the emerging energy-related applications
Solomon et al. Drag reduction using lubricant-impregnated surfaces in viscous laminar flow
Zhang et al. Superhydrophobic, superamphiphobic and SLIPS materials as anti-corrosion and anti-biofouling barriers
Wang et al. Mechanically robust superhydrophobic steel surface with anti-icing, UV-durability, and corrosion resistance properties
Archer et al. Recent progress and future directions of multifunctional (super) wetting smooth/structured surfaces and coatings
JP2021062629A (ja) 液体含浸表面、作製方法、およびそれらを組み込んだデバイス
CN101748461B (zh) 一种超双疏表面制备技术
Yuan et al. Self‐Repairing Performance of Slippery Liquid Infused Porous Surfaces for Durable Anti‐Icing
CN102051615B (zh) 一种防爬行防腐蚀钛或钛合金材料的制备方法
Solomon et al. Lubricant-impregnated surfaces
Hoque et al. Life span of slippery lubricant infused surfaces
CN109438747A (zh) 一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法
Lian et al. Biomimetic superlyophobic metallic surfaces: Focusing on their fabrication and applications
Sotoudeh et al. Natural and synthetic superhydrophobic surfaces: A review of the fundamentals, structures, and applications
Laroche et al. Silicone nanofilaments grown on aircraft alloys for low ice adhesion
CN107142467B (zh) 一种超润滑铝表面的制备方法
Jiao et al. Functional microtextured superhydrophobic surface with excellent anti-wear resistance and friction reduction properties
Yan et al. Recent advances of slippery liquid-infused porous surfaces with anti-corrosion
Tran et al. Wetting ridges on slippery liquid-infused porous surfaces
CN109706454A (zh) 一种无低表面能物质改性的铝合金超疏水表面制备方法
Yang et al. The synthesis and mechanism of superhydrophobic coatings with multifunctional properties on aluminum alloys surface: a review

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181207

RJ01 Rejection of invention patent application after publication