[发明专利]一种铝及铝合金表面的新型耐腐蚀性超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝及铝合金表面的新型耐腐蚀性超疏水涂层及其制备方法，具体为：将铝或铝合金依次经清洁预处理、浸渍提拉镀膜、原位化学固化处理后实现了涂层的均匀附着和有效增强二者界面的结合力，从而获得了超强稳定性的新型耐腐蚀性超疏水涂层。本发明利用浸渍提拉法快速将铜、铬、镍等化学结合在铝及铝合金表面，有效增强二者界面的结合力；同时采用促进剂和分散剂有效改变了铝及铝合金表面官能团，并通过原位化学固化处理进一步颗粒增强耐腐蚀涂层的疏水性能，在后续使用过程中超疏水性更好，耐久性更强，从而实现超强稳定性的新型耐腐蚀性超疏水涂层的制备，在航空航天、电子电气、船舶建筑等领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属表面功能涂层技术领域，具体涉及一种铝及铝合金表面的新型耐腐蚀性超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

铝及铝合金是广泛应用于航空航天、电子电气、船舶建筑等领域的重要材料，具有密度小、价格便宜、力学性能好和可加工性能优异的优点。然而，未经过表面处理的铝及铝合金在湿润的环境下会发生不同程度的腐蚀现象，并且还容易生成氧化膜，严重影响其正常使用性。因此，通常需要对铝及铝合金进行表面处理，制备出耐腐蚀的涂层以保证长时间的正常使用。

此外，铝及铝合金在潮湿环境中使用时腐蚀速率明显大于干燥环境，然而并不能保证铝及铝合金一定在干燥环境中使用。超疏水通常指水滴与基体表面的接触角大于150°且滚动角小于10°，此时基体表面基本不会受到水滴的影响。如果能够使得铝及铝合金制品的表面具有超疏水特性，这将能够有效降低潮湿环境中水汽对铝及铝合金的腐蚀效果。然而目前兼具耐腐蚀和超疏水的多功能涂层制备步骤繁多，工艺复杂，并且部分涂层结合力较弱，使用稳定性还有待提升。因此通过简单的技术手段获得铝及铝合金表面超强稳定性的新型耐腐蚀性超疏水涂层将是一种减少材料失效事故发生、降低企业生产成本、促进产业快速发展的有效方法。

中国专利《在铝合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法》(申请号：CN201910929771.1，授权号：CN110724992B，公告日：2021.07.09)公开了一种在铝合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法，通过对预磨的铝合金基体进行清洗后，依次进行电解抛光、阳极氧化、扩孔处理以及电化学镀镍、镀钴处理，构建花瓣状微纳米粗糙结构，最后放入氟硅烷乙醇溶液中浸泡获得耐腐蚀超疏水膜层，有效的提高了铝合金的耐蚀性。然而该方法生产步骤繁多、工艺复杂，成本较高，并且不适用于大型铝基材料。

中国专利《一种铝合金表面耐磨超疏微纳复合结构的制备方法及系统》(申请号：CN201911336345.3，授权号：CN110938860B，公告日：2021.08.20)公开了一种铝合金表面耐磨超疏微纳复合结构的制备方法及系统，通过超声清洗、电化学刻蚀以及后处理清洗等步骤对铝合金板材进行了处理，提高了铝合金表面的超疏水性以及耐磨耐腐蚀性。该方法虽然效率较高，但对于设备的要求较大，并且并未在铝合金表面形成保护膜，使用稳定性较差。

中国专利《一种铝合金板带用石墨烯/烷烃复合涂层及其制备方法》(申请号：CN202010768026.6，授权号：CN111849225B，公告日：2021.11.05)公开了一种铝合金板带用石墨烯/烷烃复合涂层。通过添加含有烷烃或环烷烃、石墨烯及其衍生物等的涂料在铝合金板带表面，实现耐腐蚀性、疏水性、长使用寿命的涂层制备。该方法环保、低成本、工艺简单、可连续生产，适合于铝合金的表面处理，然而有机复合涂层不耐高温，膜基结合力较弱导致使用稳定性较差，并且添加的石墨烯材料价格昂贵，并不适用于企业生产。

中国专利《一种疏水、水下疏油性能好的铝合金表面处理工艺》(申请号：CN202111125663.2，授权号：CN113564596B，公告日：2022.02.11)公开了一种疏水、水下疏油性能好的铝合金表面处理工艺，通过在铝合金材料表面激光雕刻鱼鳞图案，随后经过分步化学蚀刻和硬脂酸修饰后获得疏水、水下疏油效果好的铝合金表面。该方法同样对于设备要求较高、工艺复杂，经过处理后的表面并不能有效提升其耐腐蚀性能，使用稳定性较差。

发明内容