[发明专利]基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺

说明书

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