專利名稱：一種制備超疏水著色鋁合金的方法
技術領域：
發明涉及在室溫大氣環境中制備可著色超疏水鋁合金表面的方法。
背景技術：
近年來，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、電流傳導等現象；另外，超疏水表面的水滴不能在表面穩定停留，稍微傾斜表面便會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、生物醫療器械、微流體、汽車擋風玻璃等領域都具有廣泛的應用前景。鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，廣泛應用于航空航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業。具有優良的導電性、導熱性、加工塑性、抗蝕性和較高的強度。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用效率和范圍。而可著色超疏水鋁合金的制備成功使鋁合金表面多彩化，可與建筑群、建筑小區的人文環境效果匹配，大大豐富了建筑物的外立面，增強建筑的整體美感，同時可進一步向交通高速公路護欄、汽車、包裝等行業滲透推廣。要使鋁合金超疏水表面在實際工農業生產及日常生活中真正使用，其制備工藝是關鍵，也是基礎。近年來，發展了一些制備鋁合金超疏水表面的技術，如化學氣相沉積法、電化學沉積法、聚電解質交替沉積法、陽極氧化法、等離子體法、化學蝕刻法等。然而，現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備如等離子加工設備或復雜的工藝過程，因而成本較高，難以產業化。而且對著色超疏水鋁合金表面的研究并未見報道。因此發明一種簡單而且成本低的技術制備可著色超疏水鋁合金表面工藝是非常有必要的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單而且成本低的在鋁合金表面構建可著色超疏水結構的制備方法。為了解決上述技術問題，本發明提供的在鋁合金表面構建可著色超疏水結構的制備方法，包括如下步驟
(1)先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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，隨后在爐溫120°C環境下干燥30分鐘；
(2)將0.5 mol/ L硝酸銅溶液和20%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液A ；將 0.015 mol/ L硝酸銅溶液和0.8%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液B ；
(3)將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥；將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥；
(4)在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥M小時，即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。上述步驟(3)中將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥；將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-10(TC中干燥。上述步驟中在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為60 75%，室溫大氣環境下干燥M小時。采用上述技術方案的在鋁合金表面構建可著色超疏水結構的制備方法，所用的化學處理液是硝酸銅和氯化鈉。所用的表面涂覆材料為硬脂酸、乙醇。超疏水基底材料可以是純鋁或鋁合金。超疏水鋁合金表面與水的接觸角在150° 165°之間，水滴在材料表面的滾動角小于10°。超疏水鋁合金表面的超疏水性質穩定，在溫度范圍為0 40°C、相對濕度為30% 90%的環境中放置半年，超疏水性質沒有發生很大變化。綜上所述，本發明的具有超疏水可著色鋁合金的制備方法操作工藝簡單、可控性好、重現性好、無需任何昂貴設備、也不需要復雜的化學處理過程，易于產業化，具有很好的工業化應用前景。
圖1是本發明實施例1獲得的超疏水綠色系鋁合金表面的掃描電鏡圖； 圖2是本發明實施例1獲得的超疏水紅色系鋁合金表面的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。實施例1:
首先，先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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0.4 mol/ L硝酸銅和20%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液A ； 將0. 00625mol/ L硝酸銅和0.8%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液B。將鋁合金板材浸入 30°C槽液A中35分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥。將鋁合金板材浸入30°C槽液B中100分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80中干燥。在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥M 小時，即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測試儀測試該涂層表面的潤濕性，結果表明該表面與水的接觸角為158士2°和150士2°。實施例2:
首先，先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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0.5 mol/ L硝酸銅和20%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液A ；將 0. Olmol/ L硝酸銅和0.8%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液B。將鋁合金板材浸入35°C槽液A中35分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫90°C中干燥。將鋁合金板材浸入30°C 槽液B中100分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫100°C中干燥。在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥沈小時，即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測試儀測試該涂層表面的潤濕性，結果表明該表面與水的接觸角分別為160士2°和巧4士2°。
實施例3:
首先，先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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. 8mol/ L硝酸銅和20%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液A ；將 0.015mol/ L硝酸銅和0.8%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液B。將鋁合金板材浸入40°C 槽液A中45分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80°C中干燥。將鋁合金板材浸入 35°C槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80°C中干燥。在質量分數為 1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥22小時， 即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測試儀測試該涂層表面的潤濕性，結果表明該表面與水的接觸角分別為156士2°和149士2°。實施例4:
首先，先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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1.0 mol/ L硝酸銅和20%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液A ；將 0.025 mol/ L硝酸銅和0.8%氯化鈉混合并充分攪拌制成槽液B。將鋁合金板材浸入40°C 槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫100°C中干燥。將鋁合金板材浸入 30°C槽液B中100分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫100°C中干燥。在質量分數為 1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥28小時， 即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。用0CA20接觸角測試儀測試該涂層表面的潤濕性，結果表明該表面與水的接觸角分別為163士2°和153士2°。
權利要求
1.一種在鋁合金表面制備可著色超疏水結構的制備方法，所述表面為綠色和紅色表面，表面與水的接觸角在150° 166°之間，水滴在表面的滾動角小于10° ；其特征是包括如下步驟(1)先將鋁合金板材進行機械磨光和拋光，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，隨后在爐溫120°C環境下干燥30分鐘；(2)將0.5mol/ L硝酸銅溶液和20%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液A，將 0.015 mol/ L硝酸銅溶液和0.8%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液B ；(3)將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥，將鋁合金板材浸入30°C、0°C槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥；(4)在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為6(Γ75%，室溫大氣環境下干燥M小時，即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。
2.根據權利要求1所述的在鋁合金表面構建可著色超疏水結構的制備方法，其特征是上述步驟(3)中將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100°C中干燥；將鋁合金板材浸入30°C 40°C槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-10(TC中干燥。
3.根據權利要求1或2所述的在鋁合金表面構建可著色超疏水結構的制備方法，其特征是上述步驟⑷中在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為 60 75%，室溫大氣環境下干燥M小時。
全文摘要
本發明屬于超疏水表面制備技術領域，提供了一種制備超疏水可著色鋁合金表面的新方法。首先將鋁鎂合金板材進行機械磨光和拋光，去除表面缺陷和氧化膜，用乙醇和去離子水清洗，并干燥。然后將0.5mol/L硝酸銅溶液和20%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液A。將0.015mol/L硝酸銅溶液和0.8%氯化鈉溶液混合并充分攪拌制成槽液B。將鋁合金板材浸入30℃~40℃槽液A中50分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100℃中干燥。將鋁合金板材浸入30℃~40℃槽液B中120分鐘，隨后用去離子水充分清洗，并在爐溫80-100℃中干燥。在質量分數為1%的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30分鐘，在相對濕度為60-75%，室溫大氣環境下干燥24小時，即可制備出分別為綠色系和紅色系的鋁合金超疏水表面。
文檔編號B05D5/08GK102310037SQ20111029843
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者吳若梅, 梁叔全, 袁志慶 申請人:湖南工業大學