[发明专利]一种用于铝合金表面的耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属表面防腐蚀技术领域，具体提供了一种在铝合金表面制备耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层的方法。本发明首先利用水热法在铝合金表面制备层状双氢氧化物，使其表面具有一定的粗糙结构，然后通过浸泡的方法在铝合金表面制备具有疏水性的连接层，最后采用聚乙烯和二氧化硅纳米粒子进行表面改性，使铝合金表面具有超疏水能力。将水滴滴到该表面，接触角大于150°，滚动角小于5°，达到了超疏水效果。本发明的方法简单易操作，实现铝合金表面超疏水特性的同时可以有效提高铝合金的耐蚀性能，防腐效率达99.99％。

技术领域

本发明属于金属表面防腐蚀技术领域，特别涉及一种用于铝合金表面的耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层及其制备方法与应用。

背景技术

铝及其合金具有良好的延展性、较低的比重、优异的导电性、优异的力学性能等优良特性，在航空航天、高速列车、汽车及消费电子等领域得到了广泛的应用。由于铝及其合金具有较高的表面自由能，在诸如海洋大气环境等潮湿、高盐的环境中，金属常发生点蚀、晶间腐蚀等腐蚀现象，制约了铝及其合金的大规模应用。

层状双氢氧化物(LDH)是一种类水滑石的材料，具有独特的片层状结构和离子交换能力，可以增加腐蚀介质扩散到金属表面的路径，近些年来被广泛地用于研究金属的防腐效果。然而，随着服役时间的延长，LDH膜所固有的微孔结构，会使得涂层逐渐失效，且会形成腐蚀介质的进入通道，加速了金属表面的阴极反应，因此需要在其表面制备超疏水涂层，提高防腐蚀能力。

中国专利申请号为106400079A公布了“一种使用微弧氧化法和水热反应法在铝合金表面制备多层超疏水膜层的方法”，该方法先采用微弧氧化法在铝合金表面制备一层氧化铝陶瓷膜，然后以二价金属硫酸盐(硫酸锌、硫酸镁等)和硫酸钠为反应溶液在50-100℃下进行2-48h的水热反应，在陶瓷膜上制备出了类水滑石薄膜。中国专利申请号为202010695661.6公布了“一种铝合金表面超疏水复合涂层的制备方法”，该方法；对铝合金表面进行磷酸阳极氧化处理；对SiO₂进行疏水改性处理，用来配制涂料，涂料原料包括改性过的SiO₂、乙酸乙酯、环氧树脂、含氟聚氨酯、氟硅清漆、异佛尔酮二胺为；然后喷涂在铝合金表面；室温下固化，制得超疏水复合涂层。以上专利公开的方法需要预先通过微弧氧化、阳极氧化等方法在铝及铝合金表面制备氧化铝层，工艺流程复杂、成本较高、不利于推广应用。本发明将LDH和聚乙烯通过密胺树脂连接制备具有耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层，实现铝合金表面超疏水，同时对铝合金实现防腐蚀作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在铝合金表面制备耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层的方法，本发明的方法简单易操作，实现铝合金表面超疏水性的同时可以有效提高铝合金的耐蚀性能。

本发明的另一目的是在于提供上述耐蚀性超疏水Zn-Al LDH/MF/PE涂层在铝合金防腐蚀中的应用。

为实现上述目的，本发明的方案如下：

一种用于铝合金表面的耐蚀性超疏水层状双氢氧化物(Zn-Al LDH/MF/PE)涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氟化铵、尿素、硝酸锌、硝酸铝混合液与铝合金混合，进行水热反应后，在铝合金表面形成Zn-Al LDH膜；

(2)将三聚氰胺、甲醛和水混合，调pH至碱性，加热反应，形成密胺树脂，然后将步骤(1)中形成Zn-Al LDH膜的铝合金放入密胺树脂中浸泡、烘干、老化，形成Zn-Al LDH/MF涂层；

(3)配制含聚乙烯、纳米粒子、甲苯的混合液，将步骤(2)中形成Zn-Al LDH/MF涂层的铝合金放入混合液浸泡、烘干，老化，形成耐蚀性超疏水层状双氢氧化物涂层。

步骤(1)所述铝合金在反应前优选为依次采用180#、400#、800#、1200#砂纸对铝合金进行表面打磨以除去表面氧化物，然后分别丙酮和无水乙醇超声清洗，以清除表面杂质和油污，取出冷风吹干；