[发明专利]具有耐刮纳米涂层的铝合金模板及其制备方法

权利要求书

1.具有耐刮纳米涂层的铝合金模板，包括铝合金基体以及附着在所述铝合金基体上的耐刮纳米涂层，其特征在于，所述耐刮纳米涂层包括以下重量份的原料：20～30份耐磨混合颗粒、30～35份聚乙烯蜡、1～5份聚乙烯醇、5～10份滑石粉、3～8份甲基羟基硅油、1～3份硼砂、1～5份分散剂、50～60份无水乙醇。

2.根据权利要求1所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板，其特征在于，所述耐磨颗粒包括：改性二氧化钛/碳复合纤维、氮化铝、氧化铝、碳化钨，所述改性二氧化钛/碳复合纤维:氮化铝:氧化铝:碳化钨的质量比为3:2:1:2。

3.根据权利要求2所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板，其特征在于，所述改性二氧化钛/碳复合纤维的直径为10～20nm，长度为50～100nm。

4.根据权利要求3所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板，其特征在于，所述改性二氧化钛/碳复合纤维是二氧化钛/碳复合纤维经硅烷偶联剂和硬脂酸钠联合改性后制得。

5.根据权利要求4所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

铝合金基体预处理：对切割好的铝合金基体表面进行打磨、抛光后，先后用酒精和丙酮进行清洗去除油污，然后在其表面通过激光微加工，并以频率为30kHz的超声波辅助，刻蚀形成长径比为20～25的微孔；

覆膜：将配置好的耐磨悬浮液送入电射流沉积装置的注射器中，在电源正极接金属喷针，负极接金属基板，将预处理后的铝合金基体置于金属基板上，设置高压电源的电压及金属喷针与铝合金基体之间的距离，开启注射器，耐磨悬浮液以1×10^-12m³·s^-1～1×10^-10m³·s^-1流量从金属喷针的喷孔喷出，形成纳米级液滴，纳米级液滴均匀沉积到铝合金基体表面，控制金属喷针按照预定的运动路径和速度移动，完成铝合金基体表面的涂层预置；

固化干燥：将表面预置有涂层的铝合金基体在150～180℃的温度下进行烘干，形成耐刮纳米涂层，然后在氮气保护下进行激光熔覆处理，使得耐刮纳米涂层和铝合金基体熔凝在一起，得到具有耐刮纳米涂层的铝合金模板。

6.根据权利要求5所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述激光微加工的工艺参数为，激光波长为343nm、激光脉冲宽度10ps、激光脉冲能量为10～12.5W、脉冲频率85～100kHz。

7.根据权利要求6所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆处理中激光参数为：光斑直径为1～3mm、激光功率为550～650kW、搭接率为40％、扫描速度为6～10mm/s。

8.根据权利要求7所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述耐磨悬浮液的制备方法为：将改性二氧化钛/碳复合纤维、氮化铝、氧化铝、碳化钨、粘接剂在200～300r/min的条件下球磨混匀，得到耐磨混合颗粒，按配方称取聚乙烯蜡、聚乙烯醇加入水中，缓慢加热至90～95℃溶解后，冷却至60～70℃，加入无水乙醇，再加入硼砂搅拌至溶解，冷却至室温后，加入滑石粉、甲基羟基硅油、分散剂、耐磨混合颗粒，继续搅拌15～20min，得到耐磨悬浮液。

9.根据权利要求8所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述粘接剂为乙酸纤维素和二丙酮醇的混合物，乙酸纤维素:二丙酮醇的质量比为1:20。

10.根据权利要求9所述的具有耐刮纳米涂层的铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述改性二氧化钛/碳复合纤维的制备方法为：

二氧化钛/碳复合纤维的制备：取体积比为2:3的钛酸四正丁酯和冰醋酸溶液混合后，超声分散，得到混合溶液A，取聚丙烯腈溶解于二甲亚砜中，并于60℃下磁力搅拌4h，得到混合溶液B，将得到的混合溶液A缓慢加入到混合溶液B中，并加入碳纳米粉，得到纺丝液，然后将纺丝液通过静电纺丝，并于600℃的温度下进行煅烧、活化之后得到二氧化钛/碳复合纤维；

二氧化钛/碳复合纤维的改性：将所述二氧化钛/碳复合纤维加入50％的乙醇溶液，经超声分散后，调节pH值，缓慢滴加硅烷偶联剂，水浴加热至70℃，加入硬脂酸钠溶液，反应完成后进行过滤，得到的固体物质用乙醇溶液进行洗涤后、干燥得到改性二氧化钛/碳复合纤维。