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1、(10)申请公布号 CN 103409782 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103409782 A *CN103409782A* (21)申请号 201310322734.7 (22)申请日 2013.07.29 C25D 11/04(2006.01) C25D 11/18(2006.01) (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路 28 号 (72)发明人 金海云 黄振 牛瑞冬 晋普 高乃奎 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 朱海临 (54) 发明名称 基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理 工艺 (。
2、57) 摘要 本发明公开了一种基于微弧氧化法的铝材料 表面超疏水性处理工艺， 包括下述步骤 ：（1） 截取 一段铝试样， 并进行表面抛光处理 ；（2） 将抛光后 试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中， 在恒流或恒压条件下对铝导线进行微弧氧化处 理 ；（3） 微弧氧化处理后的试样用水清洗， 干燥 ； （4） 采用质量浓度为 1 5% 硬脂酸乙醇溶液对微 弧氧化处理后的试样表面进行低表面能修饰， 最 后将试样取出干燥。 本发明采用微弧氧化技术， 在 铝材料表面形成氧化物陶瓷层微观粗糙结构， 具 有优异的机械和耐磨性能， 不容易发生劣化， 超疏 水性更优异。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103409782 A CN 103409782 A *CN103409782A* 1/1 页 2 1. 一种基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在于， 包括下述步 骤 ： （1） 截取一段铝试样， 并进行表面抛光处理 ； （2） 将抛光后试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中， 在恒流或恒压条件下对 铝导线进行微弧氧化处理， 电解液由0.5g/L3g/L的氢氧化钠、 5.0g/L15.0g/L硅酸钠 和 1.0g/。
4、L 5.0g/L 钨酸钠、 余量为水配制而成 ； （3） 微弧氧化处理后的试样用水清洗， 干燥 ； （4） 采用质量浓度为15%硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低表面 能修饰， 最后将试样取出干燥。 2. 如权利要求 1 所述的基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在 于， 所述的恒流条件为， 电流密度为 0.5 15A/dm2。 3. 如权利要求 1 所述的基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在 于， 所述的恒压条件为电压 260 400V。 4. 如权利要求 1 所述的基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在 于， 所述低表面能修饰时。
5、间为 10 20min。 5. 如权利要求 1 所述的基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在 于， 所述干燥是将试样置于 90干燥箱中完成。 权 利 要 求 书 CN 103409782 A 2 1/3 页 3 基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种材料表面的处理方法， 特别涉及一种铝材料表面超疏水性的处理 方法。 背景技术 0002 铝材料由于其具有质量轻、 比强度高、 耐腐蚀、 易加工等优点， 在电网、 建筑、 航空 等领域都有广泛的运用， 是应用最广的工程材料之一。从自然界荷叶等具有特殊浸润性的 表面受到启发， 超疏水表面是近年来国。
6、内外的一个研究热点。超疏水表面是指表面和水滴 静态接触角在 150以上的表面， 水滴在其表面近似呈圆球形， 接触面积很小， 很容易滚落。 由于超疏水表面具有拒斥水滴粘附能力， 因此超疏水表面在防止表面积污、 防止表面结冰 / 结霜、 输油管道减小流体阻力等领域具有重要的应用前景。 在铝材料上构筑超疏水表面， 具 有广泛的应用前景和重要的经济意义。 0003 材料表面超疏水性处理， 一般是采用两种思路 ： 一是在疏水材料表面构筑微纳米 的粗糙结构， 二是在粗糙结构表面进一步进行低表面能修饰。 由于铝材料为亲水材料， 因此 要在其表面构造超疏水特性， 因此采用通常的两步法 ： 首先构造微纳米的微观。
7、结构 ； 然后 进行低表面能修饰。 0004 近年来， 一些文献和专利介绍了铝材料的超疏水表面处理方法。中国专利 CN101982560A 公开了一种铝合金超疏水表面的处理方法， 该方法需要采用对强酸溶液对 铝合金进行腐蚀， 且表面所形成的微观粗糙结构不稳定， 易发生破坏， 从而影响表面的疏水 性。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种采用微弧氧化技术， 在铝材料表面形成硬度高、 耐磨的 氧化物陶瓷层结构， 实现铝材料超疏水表面形成的方法。 0006 为达到以上目的， 本发明是采取如下技术方案予以实现的 ： 0007 一种基于微弧氧化法的铝材料表面超疏水性处理工艺， 其特征在于， 包括下。
8、述步 骤 ： 0008 （1） 截取一段铝试样， 并进行表面抛光处理 ； 0009 （2） 将抛光后试样由导电夹具固定放入微弧氧化的电解池中， 在恒流或恒压条件 下对铝导线进行微弧氧化处理， 电解液由0.5g/L3g/L的氢氧化钠、 5.0g/L15.0g/L硅 酸钠和 1.0g/L 5.0g/L 钨酸钠、 余量为水配制而成 ； 0010 （3） 微弧氧化处理后的试样用水清洗， 干燥 ； 0011 （4） 采用质量浓度为15%硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低 表面能修饰， 最后将试样取出干燥。 0012 上述方法中， 所述的恒流条件为， 电流密度为 0.5 15A/dm2。所述的。
9、恒压条件为 电压 260 400V。 说 明 书 CN 103409782 A 3 2/3 页 4 0013 所述低表面能修饰时间为 10 20min。所述干燥是将试样置于 90干燥箱中完 成。 0014 本发明的优点是， 由于在其表面形成的为质地坚硬的氧化物层， 具有优异的机械 和耐磨性能， 在低温风雪等恶劣条件下表面的微观粗糙结构不容易发生劣化， 从而可以发 挥更大的作用。 附图说明 0015 以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 0016 图 1 为实施例 1 铝试样表面的微观形貌照片。 0017 图 2 为实施例 1 铝试样表面的接触角照片。 具体实施方式 0018 。
10、实施例 1 0019 （1） 截取铝试样 （100mm*10mm*5mm） ， 并分别采用 400# 和 800# 砂纸进行表面抛光 处理， 抛光后用水超声清洗， 干燥 ； 0020 （2） 将抛光后试样由导电夹具固定放入电解池中， 在电压 350V 的恒压条件下对铝 导线进行微弧氧化处理 15min， 电解液由 0.5g/L 的氢氧化钠、 10g/L 硅酸钠和 3g/L 钨酸钠、 余量为水配制而成 ; 0021 （3） 微弧氧化处理后的试样用水清洗， 置于 90干燥箱中干燥 ； 0022 （4） 采用质量浓度为 2% 硬脂酸乙醇溶液对微弧氧化处理后的试样表面进行低表 面能修饰， 处理时间为 。
11、15min， 最后将试样取出于 90干燥箱中干燥。对本实施例样品表面 进行显微结构分析， 结果参见图 1。对本实施例样品表面进行接触角测量， 结果参见图 2。 0023 实施例 2 0024 工艺步骤同实施例 1， 与实施例 1 不同之处是 ： 电解液由 2g/L 的氢氧化钠、 15g/L 硅酸钠和 1g/L 钨酸钠、 余量为水配制而成， 采用 260V 的恒压条件处理 30min。微弧氧化处 理后采用质量浓度为 1% 硬脂酸乙醇溶液处理 20min。 0025 实施例 3 0026 工艺步骤同实施例1， 与实施例1不同之处是 ： 电解液由3g/L的氢氧化钠、 5g/L硅 酸钠和 5g/L 钨。
12、酸钠、 余量为水配制而成， 采用 400V 的恒压条件处理 10min。微弧氧化处理 后采用质量浓度为 5% 硬脂酸乙醇溶液处理 10min。 0027 实施例 4 0028 工艺步骤同实施例 1， 与实施例 1 不同之处是 ： 电解液由 1g/L 的氢氧化钠、 10g/L 硅酸钠和2g/L钨酸钠、 余量为水配制而成， 采用电流密度0.5A/dm2的恒流条件处理60min。 0029 实施例 5 0030 工艺步骤同实施例 1， 与实施例 1 不同之处是 ： 电解液由 0.5g/L 的氢氧化钠、 12g/ L硅酸钠和3g/L钨酸钠、 余量为水配制而成， 采用电流密度15A/dm2的恒流条件处理。
13、10min。 0031 如图 1 所示， 实施例 1 试样在恒压条件 （电压 350V， 处理时间 15min） , 表面形成类 似蜂窝的粗糙结构， 微米级的突起的表面还存在着亚微米级的结构。 经硬脂酸修饰后， 表面 的接触角增大到 151.3（图 2） ， 表面的疏水性增强很多。说明通过合适的微弧氧化条件， 说 明 书 CN 103409782 A 4 3/3 页 5 是可以在铝表面构造出类似荷叶表面的微米 纳米复合粗糙结构， 再通过低表面能修饰后， 可以达到超疏水状态。 说 明 书 CN 103409782 A 5 1/1 页 6 图 1图 2 说 明 书 附 图 CN 103409782 A 6 。