[发明专利]一种耐磨疏水性铝合金板材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨疏水性铝合金板材及其制备方法。本发明采用添加铜、锰、硅、镁等元素，提高了铝基体的强度和耐磨性能，同时，本发明的铝合金经涂覆疏水改性的二氧化硅纳米粒子后的铝合金材料表面具有更高的疏水性。经摩擦试验后，本发明的铝合金板材摩擦系数和静态接触角均未发生明显变化。

技术领域

本发明属于合金领域，具体地涉及一种耐磨疏水性铝合金板材及其制备方法。

背景技术

铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修及化学工业中已大量应用。，但铝合金的性能多取决于基体材料和增强体的成分、性能、含量、分布和界面结合等，常用的碳化硅颗粒虽然可以改善铝合金的强度和耐磨性，但长期使用后强度和耐磨性会有一定程度的下降。

在实际应用中，由于铝合金材料暴露在户外，经雨水冲洗后会留下水痕，对于高空作业不易进行清洗，影响美观。因此，开发一种既能保证铝合金表面耐磨又能具有更好的自清洁功能的铝合金材料具有重大的意义。

发明内容

基于现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种耐磨疏水性铝合金板材及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种耐磨疏水性铝合金板材，其特征在于：在铝合金板材上涂覆有厚度为10-50μm，优选为10-20μm的疏水性涂层，其中所述的疏水性涂层由以下方法制备所得：

步骤(1)：将5mL氨水和去离子水按照1:5的体积比混合均匀后，逐滴加入到正硅酸乙酯的乙醇的溶液中，充分搅拌反应0.5～1小时后，将反应液转移至高压反应釜中，加热至60～80℃进行溶剂热反应1-2 小时；

步骤(2)：待反应结束后，将含氟硅烷偶联剂加入到反应体系中，继续反应1～3小时，得粗产物；最后，将粗产物清洗后真空干燥，得疏水改性的二氧化硅纳米粒子；

步骤(3)：将步骤(2)所得到的疏水改性的二氧化硅纳米粒子超声分散于无水乙醇中，加入表面活性剂、增稠剂、消泡剂充分混合均匀后得到所述的涂层，其中所述的表面活性剂、增稠剂、消泡剂的质量比为1-2:0.5-1:0.5-1。

在本发明的技术方案中，其中所述的含氟硅烷偶联剂选自十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷中的任意一种或其任意地组合。

在本发明的技术方案中，其中所述的表面活性剂选自聚乙烯型非离子表面活性剂，优选为辛烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚。

在本发明的技术方案中，其中所述的增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、纤维素醚类的任意一种，优选为聚乙烯醇。

在本发明的技术方案中，其中所述的消泡剂选自甲基硅油、 BYK-051、BYK-066中的任意一种，优选为甲基硅油。

在本发明的技术方案中，其中所述的铝合金板材按各组分重量百分比配备原料；各组分为：铝：80-100份；铜：1-3份；锰：0.5-2份；镁：0.5-2份；碳化硅：0.5-1份；石墨烯：0.5-1份；硅烷偶联剂：0.5-1 份；分散剂：0.5-1份。

在本发明的技术方案中，其中所述的铝合金板材由以下方法制备所得：

步骤(i)：熔炼：开启熔炉，待熔炉温度升至700℃时，加入铝锭，待铝锭熔化后持续加热1-2小时形成铝液；

步骤(ii)：加入微量元素：将原料中的铜、锰、镁、碳化硅按照重量份数比例加入到步骤(i)所形成的铝液中充分搅拌均匀后形成合金液；

步骤(iii)：将石墨烯、硅烷偶联剂、分散剂加至2-5倍重量的无水乙醇中，超声分散，得到分散液；将分散液置于马弗炉中，升温进行干燥，得到增强颗粒；