[发明专利]铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法

说明书

本发明涉及铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法，目的在于解决现有防腐技术中存在的制备工艺复杂、效率低、成本高等问题，属于金属材料表面防腐技术领域，包括以下步骤：步骤一、对铝合金板材进行表面抛光预处理；步骤二、对经预处理的铝合金板材进行数控等离子弧切割处理，在板材表面一步加工出微纳双尺度结构；步骤三、对所述微纳复合结构进行氟硅烷低表面能改性，实现铝合金板材的防腐处理。本发明采用数控等离子弧技术，一步制备铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构；该工艺过程简单，加工效率高，操作方便，切削成本低，易于实现结构规模化加工，且制备表面表现出良好的耐海水腐蚀性和超疏水性。

技术领域

本发明属于金属材料表面防腐技术领域，具体涉及铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法。

背景技术

我国每年因金属腐蚀造成的损失约为GDP的3％-5％。铝合金作为重要的工程材料，在工业生产及人类生活中发挥不可替代的作用，其腐蚀问题尤为严重，并已成为影响工业生产及设施服役寿命、安全及可靠性的重要因素。由于环境保护法规的强烈要求，传统铝合金表面磷化、电镀重金属、机械合金化、球磨处理等涂层保护技术面临严峻挑战。受“荷叶效应”启发，超疏水表面因其独特的疏水驱离及自清洁性，为解决铝合金板材腐蚀问题提供了有效途径。

现有技术中，铝合金表面超疏水微纳结构的制备方法主要有蚀刻-钝化、阳极氧化-水热处理、蚀刻-浸泡-退火、刻蚀-电沉积-退火、喷砂-碱刻蚀-沸水刻蚀等。上述技术可以较为理想地实现铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的制备，但多步处理工艺过程复杂、效率低、操作不便、成本高、周期长，且不利于实现规模化制备。因此探索简单高效的一步双尺度微纳结构制备新技术成为当前铝基工程材料防腐研究的重要方向和热点。

发明内容

本发明的目的在于提出铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法，解决现有耐腐蚀微纳结构制备技术中存在的工艺复杂、效率低和成本高等问题。

为实现上述目的，本发明的铝合金表面耐腐蚀微纳双尺度结构的一步制备方法，包括以下步骤：

步骤一、预处理，对铝合金板材进行表面抛光处理，然后进行超声清洗；

步骤二、对经所述步骤一预处理的铝合金板材进行数控等离子弧切割处理，然后进行超声清洗，得到处理后的铝合金试样；

步骤三、后处理，对所述步骤二处理后的铝合金试样进行氟硅烷低表面能改性处理。

作为本发明的进一步方案，所述步骤一中抛光处理采用金相自动磨抛机对铝合金板材进行抛光处理。

作为本发明的进一步方案，所述步骤一中超声清洗是将抛光处理后的铝合金试样依次放入丙酮、无水乙醇以及去离子水中分别进行超声清洗，之后经高纯氮气吹干。

作为本发明的进一步方案，所述步骤二中数控等离子弧切割处理是将预处理的铝合金板材定位装夹在数控等离子弧切割机床上，移动电弧至加工程序开始位置，调整切割电流、切割速度和空载电压，启动切削液及切割程序进行加工，切割完成后，输入切断程序，取下加工样品。

作为本发明的进一步方案，所述步骤二中等离子弧切割工艺参数具体指：数控等离子弧切割电流的取值范围为30-50A，切割速度的取值范围为200-300cm/min，空载电压取值范围为180-200V。

作为本发明的进一步方案，所述步骤二中超声清洗是将切割处理后的铝合金试样依次放入煤油、丙酮、无水乙醇以及去离子水中分别进行超声清洗，之后经高纯氮气吹干。

作为本发明的进一步方案，所述步骤三中氟硅烷低表面能改性处理是将切割、清洗后的试样置于10-20mmol/L全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液中，室温下浸泡1-2h，取出后进行烘干处理。

与现有技术相比，本发明一步制备方法具有以下有益效果：