[发明专利]一种钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法和应用，属于合金表面改性技术领域。钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法包括：将钛合金作为阳极放入电解液进行阳极氧化得到具有氧化膜的钛合金，将所述具有氧化膜的钛合金进行热处理后在含氟硅氧烷溶液中浸泡得到钛合金阳极氧化超疏水涂层。本发明制备过程简单，对试验条件、设备要求较低，通过阳极氧化法，获得理想的表面氧化膜，通过低表面能物质修饰得到了超疏水涂层，而且本发明制备的超疏水涂层均匀稳定，能长时间存放，膜层与基体结合力较好。且在自清洁测试、抗结冰测试以及耐摩擦测试中表现优异。

技术领域

本发明涉及合金表面改性技术领域，特别是涉及一种钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法和应用。

背景技术

从20世纪中叶开始，钛合金作为高性能、高强度的轻合金材料得以快速发展。此外，钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性、耐热性、生物相容性、非磁性等优点，越来越多地应用于船舶、生物医学、车辆、能源和日用品等领域。在船舶领域，以钛合金作为船舶的船体可以抵抗海水腐蚀和深水压力。钛合金作为非磁性材料也具有良好的抗监控能力。在汽车制造领域，钛合金由于密度低而在轻型汽车的开发中具有明显的优势，现阶段钛合金已广泛用于汽车的连杆和门阀等重要零件。在航空航天领域，钛合金由于其低密度，高强度和高温稳定性而被广泛用于卫星和导弹。随着钛合金在所有金属材料应用中所占份额的增加，对钛合金产品的各方面的应用性能要求也越来越高。

但由于钛合金硬度低，耐磨性差以及缺乏防污、防雾、抗冰冻和自清洁性能而使其应用受到了一定的限制。在日常生活中，钛合金产品经常会接触各种污渍，并且在外观和性能上会受到污染物的影响。而如何达到使钛合金可以在各种复杂环境中保持稳定性能的目的，成为当前的研究热点。近年来，具有接触角大于150°，滚动角小于10°的超疏水特性的表面因其潜在的应用价值而受到了特别的关注。而如何简单快速的制备得到一种具有自清洁、防污、防雾、防腐、防冰冻和油水分离等优异性能的超疏水涂层成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，通过使用阳极氧化法获得纳米管状阳极氧化膜，再通过低表面能物质修饰得到超疏水涂层，该制备方法简单易行，制备得到的超疏水涂层具有自清洁、防冰冻和耐磨擦的性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种钛合金阳极氧化超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：将钛合金作为阳极放入电解液中进行阳极氧化得到具有氧化膜的钛合金，将所述具有氧化膜的钛合金进行热处理后在含氟硅氧烷溶液中浸泡得到钛合金阳极氧化超疏水涂层。

进一步地，所述钛合金选自TA1钛合金、TA2钛合金和TA3钛合金中的一种。

进一步地，所述钛合金在进行阳极氧化前还包括以下处理步骤：将钛合金依次用800目、1000目、2000目和4000目的砂纸打磨后抛光。

进一步地，所述电解液为氟化铵醇溶液。

进一步地，所述氟化铵醇溶液中醇的体积分数为80％，氟化铵的质量分数为0.3～0.6wt％。

进一步地，所述阳极氧化的阴极选自铂金、石墨或纯钛中的一种，所述阴极和阳极的面积比为2:1；所述阳极氧化条件具体为：氧化电位为 25～55V，温度为25℃的条件下氧化0.5～4h。

进一步地，在进行热处理前还包括利用表面活性剂超声清洗。

进一步地，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

进一步地，所述热处理的方法具体包括：300～600℃干热空气中处理 1～4h；所述浸泡时间为6～24h；所述浸泡在封闭黑暗条件下进行；所述含氟硅氧烷溶液中含氟硅氧烷的浓度为0.01～0.05mol/L。