[发明专利]一种超疏水铝合金表面制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水铝合金表面的制备方法，它包括如下步骤：步骤1：将铝合金片放置于电沉积的金属镍前驱体中，并在电沉积过程中加入疏水性物质，同时对铝合金片施加直流电，在铝合金片上形成厚度为5～25μm的金属与对应金属氧化物的复合层；步骤2：将生成有金属与金属氧化物复合层的铝合金片放置于包含氧化石墨烯、带有氨基或羟基的聚合物以及还原剂的混合溶液中，氧化石墨烯还原干燥后获得三维网络状复合物表面改性的铝合金。本发明的铝合金表面具有自清洁、耐腐蚀和防冷冻功能。

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，具体地指一种超疏水铝合金表面的制备方法。

背景技术

铝合金作为一种应用广泛的工程材料，在航空、船舶、汽车、建筑、电力等行业中的重要性尤为突出，而这些领域的自清洁、耐腐蚀、防覆冰等均是亟待解决的工程问题，且与材料表/界面特性存在密切联系。通过表面改性，在表面形成金属合金层或非金属保护层，可以有效的防止介质的腐蚀。在自然界数亿年的进化和发展历程中，生物表面已经形成了许多独特且巧妙的结构，使各物种表现出了特有的环境适应能力。“荷叶效应”所表现出的优异疏水及自清洁性能主要是由于表面分布着无数微米级乳突结构及附着其上的纳米颗粒所致。该结构有利于增加对空气的陷入量，在叶片表面形成空气膜层，极大减少灰尘等污物的附着；玫瑰花瓣上滴滴欲坠的露珠则是源于表面的高粘附疏水特性。受自然界生物表面特性启发，表面微纳制备已成为跨学科领域的研究热点，并通过改变表/界面的作用行为而赋予材料或零部件新的功能特性，也因此备受研究者的广泛关注。目前，微纳结构制备普遍存在可控性差、操作复杂、效率低等问题，且在微纳结构的理论设计与可控制备方面存在明显不足。

三维网络复合材料是一种新型的复合材料，是组分在三维空间上相互缠绕、贯穿形成的新型复合材料，其基体与增强相在三维空间上连续并相互贯穿，有可能很好地传递与分散在各相之间的应力、阻止裂纹的扩展，进而提高复合材料的力学性能，增强相及基体的种类、界面的形态及性能对三维连续网络结构复合材料的性能有着重要的影响。这种新型复合材料和传统复合材料相比具有更好的力学性能及耐磨性能，在航空航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。石墨烯气凝胶(GAs)兼具石墨烯和气凝胶的独特结构和优异性能，中间充满气体介质，因此密度低、孔隙率高、比表面积大是其最大的特点。另外，通过自组装过程GAs可以拥有更多、更丰富的结构，例如单向有序、双向有序结构等。多孔固体的性质是由固相的固有性质、密度和孔的几何形状决定的，因此，GAs除了本身固有的良好疏水性、导电性、机械强度和结构稳定性外，还被赋予了更高的表面利用率和更强的可操作性，同时，还随结构的变化呈现多样的性能特点，因此，在实际应用中更具有发展前景。但是常用的粘附主要采用表面涂层技术，使得疏水性能不够理想同时还存在着GA与涂层间的结合力的问题。因此仍需要发展低成本且制备工艺简单的超疏水铝表面的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种超疏水铝合金表面的制备方法，本发明的铝合金表面具有自清洁、耐腐蚀和防冷冻功能。

为实现此目的，本发明所设计的超疏水铝合金表面的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将铝合金片放置于电沉积的金属镍前驱体中，并在电沉积过程中加入疏水性物质，增加其表面疏水性；同时对铝合金片施加直流电进行电沉积后，在铝合金片(阴极铝合金片)上形成厚度为5～25μm致密的金属与对应金属氧化物的复合层(镍与氢氧化镍复合层)；

步骤2：将生成有金属与金属氧化物复合层的铝合金片放置于包含氧化石墨烯、带有氨基或羟基的聚合物以及还原剂的混合溶液中，氧化石墨烯还原干燥后获得微观结构为三维网络状复合物表面改性的铝合金(还原之后形成石墨烯层，敷在铝合金表面)。

上述技术方案中，带有氨基或羟基的聚合物用于增加结合力，保护表面石墨烯涂层。