[发明专利]一种带有储液池的疏水注液铝合金表面及其制备方法

说明书

本发明公开一种带有储液池的疏水注液铝合金表面及其制备方法，该带有储液池的疏水注液铝合金表面包括铝合金基体，在铝合金基体上依次设置有微弧氧化涂层和疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层；铝合金基体上刻蚀有激光刻蚀微孔，微弧氧化涂层内含有微弧氧化自生微孔，疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层内含纳米级孔隙，激光刻蚀微孔、微弧氧化自生微孔、纳米级孔隙相互连通形成储液池；向其注入全氟聚醚油，形成全氟聚醚油注入层。本发明集成激光刻蚀微孔和涂层自生微孔的形态特点，在铝合金基体上形成自底层到顶层的微米级和纳米级孔隙结构的多层梯度分布的储液池，使得带有储液池的疏水注液铝合金表面具有润滑液储存、补给和控释功能。

技术领域

本发明涉及铝合金防腐蚀技术领域，具体涉及一种带有储液池的疏水注液铝合金表面及其制备方法。

背景技术

猪笼草的瓶状叶口缘由于被雨水、露珠或花蜜完全润湿，形成非常滑的表面，使得停留其上的昆虫会滑落到瓶状叶中。Aizenberg等受此启发设计出仿猪笼草的光滑注液多孔表面(SLIPS)，其中粗糙化的微米尺度和纳米尺度形貌是SLIPS用于锁住润滑液体的关键部分[中国专利201280012210.1]。在超滑表面注入与排开液体不相溶的润滑液，形成固-油-水接触界面，可以阻止腐蚀液在材料表面的附着，降低腐蚀发生的概率。

目前，用于锁住润滑液的多孔结构大多存在大量的内部连通孔，在暴露的大气、干燥环境以及高速流体剪切作用下中，容易造成润滑液的损耗。中国专利201410182663.X利用阳极氧化在金属铝表面制备底部不连通的氧化铝纳米孔，再通过低表面能修饰和润滑油覆盖方法设计出仿猪笼草超滑表面，可以防止金属铝的大气腐蚀。不过，由于阳极氧化形成的纳米孔纵横比较高且底部彼此不连通，润滑液难以完全注入到纳米孔内，一旦孔内的润滑液量不足，会直接影响其耐久性和自修复性能[Oil-impregnated nanoporous oxidelayer for corrosion protection with self-healing,Advanced FunctionalMaterials,2017,27,1606040]。江雷等观察到猪笼草瓶状叶口缘由两级分布的微米级平行沟槽构成，二级微槽分布于一级微槽内部，沿二级微槽内规则分布有拱顶向外且顶端封闭的拱形微腔[Continuous directional water transport on the peristome surface ofNepenthes alata,Nature,2016,532,85-100]。这种微结构使得水在毛细作用下沿二级微槽逐个装满拱形微腔，完成由口缘内侧向外侧的运送，然而拱形微腔的尖边缘有助于将水锁住，阻止其由口缘外侧向内侧的反向润湿。因此，对于光滑注液表面上润滑液的储存、控释以及润滑液消耗后排开液体的屏蔽问题仍需进一步研究，而目前仍未见到相关的专利报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种带有储液池的疏水注液铝合金表面；本发明结合浸润液体在微米孔隙和纳米孔隙中的毛细流动特点，在铝合金表面制备层层分布且彼此连通的三级微孔结构，底层为激光刻蚀微孔，中间层为微弧氧化自生微孔，顶层为疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层所含纳米级孔隙，通过微孔直径自下而上的收缩减小，形成锁液结构，控制润滑液向外析出的速率。相比于单级微孔构成的光滑注液表面，该带有储液池的疏水注液铝合金表面在润滑液储存量增大和析出速率控制方面均具有良好的效果。

本发明还提供了一种带有储液池的疏水注液铝合金表面的制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种带有储液池的疏水注液铝合金表面，包括铝合金基体，在铝合金基体上依次设置有微弧氧化涂层和疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层；所述铝合金基体上刻蚀有激光刻蚀微孔，所述微弧氧化涂层内含有微弧氧化自生微孔，所述疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层内含纳米级孔隙，所述激光刻蚀微孔、微弧氧化自生微孔、纳米级孔隙相互连通形成储液池。储液池为激光刻蚀微孔、微弧氧化自生微孔及疏水SiO₂纳米颗粒喷涂层所含纳米级孔隙彼此连通形成的孔群。