專利名稱：一種超疏水磷化膜鋁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種超疏水磷化膜鋁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近近年來(lái)，超疏水表面(材料表面與水的接觸角大于150°，并且水滴在表面上有較小的滾動(dòng)角)引起了廣泛的研究興趣。由于液體在超疏水表面上的接觸面積非常小，可以有效地抑制表面氧化、腐蝕、霜凍、電流傳導(dǎo)等現(xiàn)象；另外，超疏水表面的水滴不能在表面穩(wěn)定停留，稍微傾斜表面便會(huì)從表面滾落而不留下任何痕跡，因此，超疏水表面在室外天線、外墻涂料、輪船、生物醫(yī)療器械、微流體、汽車擋風(fēng)玻璃等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)。具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、加工塑性、抗蝕性和較高的強(qiáng)度。然而，常用的鋁合金表面處理方法所獲得的金屬表面不具有自清潔性，容易被污染，超疏水鋁合金的制備成功將有助于提高鋁合金的應(yīng)用效率和范圍。

要使鋁合金超疏水表面在實(shí)際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中真正使用，其制備工藝是關(guān)鍵，也是基礎(chǔ)。近年來(lái)，發(fā)展了一些制備招合金超疏水表面的技術(shù)，如化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)沉積法、聚電解質(zhì)交替沉積法、陽(yáng)極氧化法、等離子體法、化學(xué)蝕刻法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的材料如表面能極低的氟化硅氧烷，要么需要特殊的加工設(shè)備如等離子加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過(guò)程，因而成本較高，難以產(chǎn)業(yè)化，且生產(chǎn)的鋁合金超疏水表面與水的接觸角小于150° ,水滴在表面的滾動(dòng)角大于10° ,疏水性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于針對(duì)目前超疏水磷化膜鋁合金材料疏水性能不佳、制造工藝設(shè)備復(fù)雜及成本較高的問(wèn)題，而提供解決以上問(wèn)題的一種超疏水磷化膜鋁合金材料及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種超疏水磷化膜鋁合金材料，所述鋁合金材料表面為草綠色的磷化膜，表面與水的接觸角在150° -160°之間,水滴在表面的滾動(dòng)角小于10°。一種如上述的超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，制備包括以下順序的工藝步驟:(I)將表面勻質(zhì)光滑的鋁材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用去離子水清洗8-30分鐘，并烘干；(2)將鋁材浸入30°C _40°C酸性化學(xué)處理液中7-15小時(shí)進(jìn)行粗糙化腐蝕處理。(3)用去離子水充分清洗，并在爐溫80_100°C中干燥或自然晾干；(4)置入氧化劑中氧化5-25分鐘；(5)放入表面涂覆溶液中進(jìn)行表面浸泡涂覆處理:室溫下浸泡20-30分鐘；(6)用適量無(wú)水乙醇清洗，取出再用清水沖凈，在相對(duì)濕度為60-75%，室溫大氣環(huán)境下干燥24-30小時(shí)；即得超疏水磷化膜鋁合金材料。所述步驟2中酸性化學(xué)液為0.2-0.3mol/L草酸和0.5-1.5mol/L NaCl混合溶液。所述步驟4中的氧化劑為0.8-2.5mol/L磷酸和1_2.5mol/L硫酸混合溶液組成。所述步驟5中表面涂覆溶液為0.5% -2%的硬脂酸乙醇溶液。所述鋁材為純鋁或鋁合金材料。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的超疏水磷化膜鋁合金材料，鋁合金材料表面為草綠色的磷化膜，表面與水的接觸角在150° -160°之間,水滴在表面的滾動(dòng)角小于10°，具有良好的疏水性；本發(fā)明的超疏水磷化膜鋁合金材料制備方法，制備方法操作工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、無(wú)需任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學(xué)處理過(guò)程，可在傳統(tǒng)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，成本低廉，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。


圖1.本發(fā)明實(shí)施例1·獲得的超疏水磷化膜鋁合金材料的掃描電鏡2.本發(fā)明實(shí)施例1獲得的超疏水磷化膜鋁合金材料與水的接觸角測(cè)試圖
具體實(shí)施方式
:本發(fā)明的超疏水磷化膜鋁合金材料，所述鋁合金材料表面為草綠色的磷化膜，表面與水的接觸角在150° -160°之間,水滴在表面的滾動(dòng)角小于10°。以下以幾則實(shí)施例進(jìn)行介紹本發(fā)明超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法:實(shí)施例1:先將鋁合金板材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去離子水分別清洗8分鐘。將0.2mol/L草酸和0.5mol/L NaCl混合溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥刹垡?；將鋁合金板材浸入30°C槽液中7小時(shí)，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80°C中干燥。然后將鋁片放入0.8mol/L磷酸和lmol/L硫酸混合溶液氧化劑氧化25分鐘，將反應(yīng)后的鋁板材用蒸餾水清洗并烘干或是自然干；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡20分鐘，在相對(duì)濕度為60%，室溫大氣環(huán)境下干燥24小時(shí)，即可制備出鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該涂層表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角分別為 157±2。和 154±2°。實(shí)施例2首先，先將鋁合金板材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去離子水分別清洗15分鐘。將0.25mol/L草酸和0.8mol/L NaCl混合溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥刹垡海粚X合金板材浸入30°C -40°C槽液中13小時(shí)，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥。然后將招片放入1.75mol/L磷酸和1.84mol/L硫酸混合溶液氧化劑氧化11分鐘，將反應(yīng)后的鋁板材用蒸餾水清洗并烘干或是自然干；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡28分鐘，在相對(duì)濕度為60-75%，室溫大氣環(huán)境下干燥24小時(shí)，即可制備出鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該涂層表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角分別為155±2°和152±2°。實(shí)施例3首先，先將純鋁板材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去離子水分別清洗15分鐘。將0.27mol/L草酸和lmol/L NaCl混合溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥刹垡海粚X合金板材浸入30°C -40°C槽液中14小時(shí)，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥。然后將招片放入1.75mol/L磷酸和1.84mol/L硫酸混合溶液氧化劑氧化12分鐘，將反應(yīng)后的鋁板材用蒸餾水清洗并烘干或是自然干；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡29分鐘，在相對(duì)濕度為60-75%，室溫大氣環(huán)境下干燥24小時(shí)，即可制備出鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該涂層表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角分別為154±2°和148±2°。實(shí)施例4首先，先將鋁合金板材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去離子水分別清洗30分鐘。將0.3mol/L草酸和1.5mol/L NaCl混合溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥刹垡海粚X合金板材浸入30°C -40°C槽液中15小時(shí)，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥。然后將鋁片放入2.5mol/L磷酸和2.5mol/L硫酸混合溶液氧化劑氧化5分鐘，將反應(yīng)后的鋁板材用蒸餾水清洗并烘干或是自然干；在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對(duì)濕度為60-75%，室溫大氣環(huán)境下干燥24小時(shí)，即可制備出鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該涂層表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角分別為156±2°和152±2°。以上所述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)例，并非來(lái)限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明申請(qǐng) 專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超疏水磷化膜鋁合金材料，其特征在于:所述鋁合金材料表面為草綠色的磷化膜，表面與水的接觸角在150° -160°之間,水滴在表面的滾動(dòng)角小于10°。
2.一種如權(quán)利要求1所述的超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，其特征在于，制備包括以下順序的工藝步驟: (1)將表面勻質(zhì)光滑的鋁材進(jìn)行機(jī)械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用去離子水清洗8-30分鐘，并烘干； (2)將鋁材浸入30°C_40°C酸性化學(xué)處理液中7-15小時(shí)進(jìn)行粗糙化腐蝕處理。
(3)用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥或自然晾干； (4)置入氧化劑中氧化5-25分鐘； (5)放入表面涂覆溶液中進(jìn)行表面浸泡涂覆處理:室溫下浸泡20-30分鐘； (6)用適量無(wú)水乙 醇清洗，取出再用清水沖凈，在相對(duì)濕度為60-75%，室溫大氣環(huán)境下干燥24-30小時(shí)；即得超疏水磷化膜鋁合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中酸性化學(xué)液為0.2-0.3mol/L草酸和0.5-1.5mol/L NaCl混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4中的氧化劑為0.8-2.5mol/L磷酸和1-2.5mol/L硫酸混合溶液組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5中表面涂覆溶液為0.5% -2%的硬脂酸乙醇溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述超疏水磷化膜鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述鋁材為純招或招合金材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬材料處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種超疏水磷化膜鋁合金材料及其制備方法；本發(fā)明的超疏水磷化膜鋁合金材料，鋁合金材料表面為草綠色的磷化膜，表面與水的接觸角在150°-160°之間，水滴在表面的滾動(dòng)角小于10°，具有良好的疏水性；本發(fā)明的超疏水磷化膜鋁合金材料制備方法，制備方法操作工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、無(wú)需任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學(xué)處理過(guò)程，可在傳統(tǒng)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，成本低廉，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C23C22/07GK103243319SQ20121010714
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者陳洪, 吳若梅, 蔣海云 申請(qǐng)人:東莞市才智坊新材料有限公司