[发明专利]一种铝镁合金超双疏表面的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于表面制备技术领域，具体涉及一种铝镁合金超双疏表面的制备方法。

背景技术：

铝合金因质量轻、强度高、耐蚀性能好、易回收、再处理成本低、再利用率高、环保等优点，在工程领域得到了广泛的应用。铝镁合金用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等，目前5083铝镁合金已在船舶甲板，船舱等船体结构中得到了广泛的应用。但是当铝镁合金在船舶上应用的时候，不管是在哪个部位，都或多或少会与海水接触，或受到海水的侵袭，因而也会受到一定的腐蚀。其中，研究人员发现，接触角大于150°且滚动角小于10°的超疏水表面具有很好的耐腐蚀能力，能够有效抑制铝镁合金的腐蚀。然而当超疏水表面被油污染时，即使是水也会润湿表面，自清洁效应消失。当船舶在海洋中行驶时，水中漂浮的污染物及油滴很容易吸附到船舱表面，此时海水更易接触船体并造成腐蚀。超双疏表面能同时满足水和油的表面自清洁，适应于更广泛的场合，可以用于油的传输和实现油环境下的自清洁。因此，在铝镁合金上制备超双疏表面，对船舶、潜艇等行业有很重要的意义。

在铝镁合金表面制备超双疏表面需要两个步骤：一是将其表面进行粗糙化处理，构建微纳米粗糙结构；二是降低其表面能，通常利用低表面能物质硅烷、氟硅烷或硬脂酸等来修饰所获得的粗糙结构。Motlagh等利用喷砂技术在不锈钢表面制备超双疏表面(N.Valipour Motlagh，F.Ch.Birjandi，J.Sargolzaeia，N.Shahtahmassebi，2013)，然而，成本较高，加工过程比较复杂，使得这些方法的应用受到限制。Shan等通过两步化学刻蚀法在铝基体上获得超双疏表面，首先用盐酸在表面构造微米结构，然后用硝酸和硝酸铜混合液在基体表面构造纳米结构，最后氟硅烷修饰(Shan Peng，Bharat Bhushan，2016)。Barthwal等先将铜板放入氢氧化铵中加热获得微米结构，然后用硝酸钴和硝酸铵构造表面纳米级结构，低能修饰后获得超双疏表面(Sumit Barthwal，Si-Hyung Lim，2015)。然而上述化学方法大多过程复杂，时间较长，且不易控制，此外强酸强碱的使用会较大程度对环境造成污染。电化学法是电流和电解液共同作用加工材料的方法，其操作简单、成本低、过程易控制，而且本发明使用的是中性电解液，避免强酸强碱的使用，更加环保和安全。

发明内容：

本发明的目的是提供一种铝镁合金超双疏表面的制备方法，该方法安全、环保、加工过程简单且加工效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝镁合金超双疏表面的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，铝镁合金板材预处理

取铝镁合金板，进行裁剪及机械表面处理后，清洗吹干，得到处理后铝镁合金板材；

步骤2，铝镁合金板材刻蚀

(1)取与处理后铝镁合金板材尺寸相同的铜板，处理后的铝镁合金板材作为阳极，铜板作为阴极，阴阳极通过导线与直流电源连接；

(2)将处理后的铝镁合金板材与铜板平行放入盛有电解液的容器中，通电进行电化学刻蚀，刻蚀完成后将刻蚀后铝镁合金板冲洗吹干，得到铝镁合金片；其中：所述的电解液为NaCl水溶液或NaBr水溶液，电源电流密度为0.4～1.5A/cm²，刻蚀时间为3～10min；

步骤3，铝镁合金片表面修饰

将步骤2得到的铝镁合金片放入配置好的含低表面能材料的乙醇溶液中进行浸泡，浸泡后取出并烘干，冷却后制得铝镁合金超双疏表面；其中，所述的含低表面能材料的乙醇溶液中低表面能材料的质量分数≥0.5％，所述的浸泡时间≥1h。

所述的步骤1中，机械表面处理具体操作为：用砂纸去除铝镁合金板表面氧化膜。

所述的步骤1中，清洗过程为：先用无水乙醇清洗除油，再用去离子水超声波清洗。

所述的步骤2中，电解液浓度为0.1～1mol/L，电解液温度为40～60℃，刻蚀过程中用磁力搅拌器搅拌电解液。

所述的步骤3中，含低表面能材料的乙醇溶液配制过程为：按配比，向无水乙醇中加入含低表面能材料，并搅拌，使含低表面能材料充分溶解在无水乙醇中，配置出含低表面能材料质量分数≥0.5％的乙醇溶液。

所述的步骤3中，低表面能材料为氟硅烷、硬脂酸、肉豆蔻酸或月桂酸中的一种。

所述的步骤3中，烘干温度为50～80℃，烘干时间为10～30min。