[发明专利]可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层及其制备方法，涉及金属材料加工技术领域。所述制备方法包括以下步骤：提供基底；在所述基底上修饰亲铝液涂层；在所述亲铝液涂层上沉积牺牲模板；在所述牺牲模板上修饰疏铝液涂层；所述疏铝液涂层是由阵列排布的疏铝涂层单元组成；将所述牺牲模板刻蚀后暴露出部分基底上层的亲铝液涂层，即在基底上获得所述亲疏双效阵列涂层。本发明通过在换热壁面上构筑亲疏相间结构，破坏固‑液间三相接触线的连续性，降低接触角滞后，促进铝熔体的铺展，提高成膜率。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体涉及一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层及其制备方法。

背景技术

金属熔体液固界面的动态润湿与界面换热问题广泛存在于冶金及铸造过程，其对金属的充型、传热、传质、结晶具有重要影响，决定了工艺稳定性与制品的组织和性能。同调控熔体本身的流动性相比，从界面科学和流体力学角度出发，通过调节与熔体接触角的换热壁面的表面能和流畅，可以有效优化金属熔体成膜率和界面换热，是一项通用性及普适性的高效调控手段。一个新的金属熔体流动调控模型的建立会推动金属材料、工程材料及表面材料科学等相关交叉学科的发展。以往的研究工作表明：通过优化换热壁面的结构和能量分布可以有效提高冷态和低温液膜的成膜及界面换热情况。然而，高温熔体的液膜流动研究还处在起步阶段，其过高的表面张力仍然是限制薄壁铸件成形、半固态浆料制备以及金属熔体界面行为调控的关键所在。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中存在的不足，本发明提供了一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层及其制备方法，本发明通过在换热壁面上构筑亲疏相间结构，破坏固-液间三相接触线的连续性，降低接触角滞后，促进铝熔体的铺展，提高成膜率。

本发明第一个目的是提供一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层的制备方法，包括以下步骤：

选取基底；

在所述基底上修饰亲铝液涂层；

在所述亲铝液涂层上沉积牺牲模板；

在所述牺牲模板上修饰疏铝液涂层；所述疏铝液涂层是由阵列排布的疏铝涂层单元组成；

将所述牺牲模板刻蚀后暴露出部分基底上层的亲铝液涂层，即在基底上获得所述亲疏双效阵列涂层。

优选的，每个所述疏铝涂层单元的表面均为顶角是30～120°的等腰三角形。

更优选的，相邻所述疏铝涂层单元间的距离为5～10mm。

优选的，每个所述疏铝涂层单元为TiO₂涂层。

优选的，所述亲铝液涂层为镀铬涂层。

优选的，所述基底为不锈钢板。

本发明第二个目的是提供一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层及其制备方法，本发明通过在换热壁面上构筑亲疏相间结构，破坏固-液间三相接触线的连续性，降低接触角滞后，促进铝熔体的铺展，提高成膜率。

本发明提供的亲疏双效阵列涂层通过在换热壁面上构筑亲疏相间结构，使铝熔体在铺展应用的过程中，有效提高冷态和低温液膜的成膜及界面换热，进一步扩大其铺展的范围。

附图说明

图1是本发明提供的可促进铝熔体铺展的亲疏双效阵列涂层的构筑机制示意图。

图2是采用Comsol软件模拟本发明提供的亲疏双效阵列涂层对气-液-固三相接触线影响情况照片。

图3是采用Comsol软件模拟本发明提供的亲疏双效阵列涂层对气-液-固三相接触线影响情况照片。