本發明專利技術提供一種高強鋁合金表面超疏水防護膜的制備方法，該方法包括水熱成膜和膜層疏水化處理兩個步驟；其中水熱成膜步驟中所用溶液為稀土硝酸鹽水溶液，由此可得到對高強鋁合金具有優良防護作用且具有特定納/微粗糙結構的稀土氧化膜；稀土氧化膜的納/微粗糙結構為實現膜層的超疏水功能奠定了基礎，因此通過對膜層進行疏水化處理即可實現膜層的超疏水，從而可降低高強鋁合金與腐蝕介質直接接觸的機會，進一步增強膜層的防護作用。通過本發明專利技術方法制備的高強鋁合金表面超疏水防護膜兼具優良的超疏水功能和防護功能，可望獲得廣泛應用。本發明專利技術方法具有綠色環保、工藝簡單、操作方便、易于大規模工業化生產等特點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料表面處理領域，具體涉及ー種高強鋁合金表面超疏水防護膜的制備方法。
技術介紹
高強鋁合金是ー種高強度硬鋁，由于具有質量輕、比強度高、比剛度高的優點，在航空航天領域得到大量使用，常被用來制作各種高負荷的零件和構件，如飛機上的骨架，蒙皮，隔框，翼肋，翼梁，鉚釘等。由于飛機在服役過程中必然面臨復雜、嚴酷的自然環境，腐蝕問題不容忽視。腐蝕不僅破壞高強鋁合金本身，而且對飛機結構完整性構成嚴重威脅，甚至 導致機毀人亡的重大事故。因此發展高強鋁合金的高效防護技術意義重大。金屬表面超疏水防護膜被認為是最具潛力的高效防護技術之一，這是因為超疏水膜層可以降低金屬材料與水、溶液等介質直接接觸的機會，對于膜層的防護性能具有較大促進作用。目前，已經發展了ー些針對普通鋁合金材料超疏水表面的制備方法，如通過噴砂處理、化學刻蝕等方法先構筑粗糙表面進而通過修飾低表面能物質實現膜層超疏水功能。CN101007304公開的“鋁及鋁合金超疏水表面的制作方法”等文獻中已對鋁合金超疏水表面的構筑方法進行了較為詳細的綜述。但由于高強鋁合金如航空エ業應用最為廣泛的2024鋁合金，其成分中含有較多的銅，在進行時效處理時會在晶界析出Θ (CuAl2)相、S(CuMgAl2)相及少量MnAl6等第二相，使得晶界周圍形成貧Cu區，這種微觀組織的嚴重不均勻性使得難以沿用針對普通鋁合金材料的超疏水表面制備方法實現對高強鋁合金超疏水表面的成功構筑，并且目前方法制備的超疏水膜層主要通過降低鋁合金與腐蝕介質直接接觸的機會來發揮防護作用，但膜層本身的防護能力較為有限，從而難以產生優良的防護效果。因此，發展針對高強鋁合金的超疏水防護膜制備技術非常必要和迫切。
技術實現思路
針對現有技術制備高強鋁合金表面超疏水防護膜存在的困難和問題，本專利技術的目的是提供ー種高強鋁合金表面超疏水防護膜的制備方法。本專利技術的目的是這樣實現的ー種高強鋁合金表面超疏水防護膜的制備方法，其特征在于，包括水熱成膜和膜層疏水化處理2個步驟，具體如下 ①水熱成膜將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有稀土硝酸鹽水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于12(Tl60°C的烘箱中保溫2飛小時，然后自然冷卻到室溫，取出エ件、吹干；所述稀土硝酸鹽水溶液的濃度為O. 0005、. 002mol/L ； ②膜層疏水化處理將步驟①水熱成膜后的高強鋁合金工件置于室溫下的疏水處理液中浸泡6 12小時，取出后于8(T90°C下烘干O. 5^1小吋，即得高強鋁合金表面超疏水防護膜；所述疏水處理液為由十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與無水こ醇按照體積比I:8(Γ120，混合、磁力攪拌廣2小時后得到的溶液。進ー步，所述稀土硝酸鹽水溶液為O. 00Γ0. 002 mol/L的硝酸鈰、硝酸釤、硝酸鑭或硝酸釹水溶液。相比現有技術，本專利技術具有下述優點 I、本專利技術利用稀土氧化膜無毒、無污染的特點及其對高強鋁合金良好的防護特性，通過高強鋁合金與稀土硝酸鹽溶液在密封反應釜中進行水熱反應而形成具有優良防護效果的稀土氧化膜；進ー步利用該稀土氧化膜特定的納/微粗糙結構，通過疏水化處理賦予膜層超疏水功能以減少高強鋁合金與腐蝕介質直接接觸的機會，從而進ー步增強膜層的防護作用。2、通過本專利技術方法制備的高強鋁合金表面超疏水防護膜兼具優良的超疏水功能 和防護功能，可望獲得廣泛應用。3、本專利技術方法綠色環保、エ藝簡單、操作方便、易于大規模エ業化生產等特點。4、本專利技術方法不僅可以有效解決高強鋁合金的防護難題，還可應用于純鋁及其他鋁合金的高效防護。附圖說明圖I是采用本專利技術方法水熱實驗后高強鋁合金表面形成的特定納/微粗糙結構的場發射掃描電子顯微鏡照片。具體實施例方式以應用廣泛的2024和7075高強鋁合金為實施對象，將高強鋁合金工件依次用200#,400#,600#和800#水砂紙打磨至表面平整，用水沖洗后在無水こ醇中超聲清洗5分鐘，由此得到表面清潔的高強鋁合金工件。實施例I : 將表面清潔的2024高強鋁合金工件依次進行以下處理 ①水熱成膜將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有O.001mol/L硝酸鈰水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于130°C的烘箱中保溫3小時，然后自然冷卻到室溫，取出エ件、吹干; ②膜層疏水化處理將步驟①水熱成膜后的高強鋁合金工件置于室溫下的疏水處理液中浸泡10小時，取出后于85°C下烘干I小時，即得高強鋁合金表面超疏水防護膜。所述疏水處理液為由十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與無水こ醇按照體積比I:100混合、磁力攪拌2小時后得到的溶液。膜層超疏水防護功能的檢驗步驟如下(其他實施例檢驗步驟相同，故省略。) a.超疏水功能檢驗接觸角是衡量表面疏水能力的重要指標，它是液體在固體表面達到熱力學平衡時所保持的角度。本專利技術采用北京東方德菲儀器有限公司的0CA20型視頻光學接觸角測量儀測定水與膜層的接觸角，由接觸角值是否超過150°判斷膜層是否具備了超疏水功能。b.防護功能檢驗按“IS09227-90”標準，采用醋酸鹽霧試驗方法檢驗膜層耐腐蝕功能。實驗在FDY/L — 03型鹽霧腐蝕試驗箱中進行，箱內溫度控制為35±2° C，霧液成分為在50±5g/L的氯化鈉溶液中加適量冰醋酸調節其pH值為3. 2±0. I，試樣暴露面積為10cm2，平行試樣3個，定期檢查試樣，記錄試樣表面腐蝕產生時間。膜層功能檢驗結果膜表面與水滴的接觸角可達到154° ,具備超疏水功能；鹽霧實驗720小時無腐蝕發生，具備優良的防護作用。實施例2 將表面清潔的2024高強鋁合金工件依次進行以下處理 ①水熱成膜將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有O.0005mol/L硝酸釤水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于160°C的烘箱中保溫2小時，然后自然冷卻到室溫，取出エ件、吹干; ②膜層疏水化處理將步驟①水熱成膜后的高強鋁合金工件置于室溫下的疏水處理液中浸泡6小時，取出后于90°C下烘干O. 5小吋，即得高強鋁合金表面超疏水防護膜。所述疏水處理液為由十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與無水こ醇按照體積比I: 80混合、磁力攪拌I小時后得到的溶液。膜層功能檢驗結果膜表面與水滴的接觸角可達到155° ,具備超疏水功能；鹽霧實驗720小時無腐蝕發生，具備優良的防護作用。實施例3 將表面清潔的7075高強鋁合金工件依次進行以下處理 ①水熱成膜將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有O.001mol/L硝酸鑭水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于120°C的烘箱中保溫5小時，然后自然冷卻到室溫，取出エ件、吹干; ②膜層疏水化處理將步驟①水熱成膜后的高強鋁合金工件置于室溫下的疏水處理液中浸泡12小時，取出后于80°C下烘干I小吋，即得高強鋁合金表面超疏水防護膜。所述疏水處理液為由十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與無水こ醇按照體積比I:120混合、磁力攪拌2小時后得到的溶液。膜層功能檢驗結果膜表面與水滴的接觸角可達到163° ,具備超疏水功能；鹽霧實驗720小時無腐蝕發生，具備優良的防護作用。實施例4 將表面清潔的7075高強鋁合金工件依次進行以下處理 ①水熱成膜將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有O.002mol/L硝酸釹水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于140°C的烘箱中保溫4小時，然后自然冷卻到室溫，取出エ本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高強鋁合金表面超疏水防護膜的制備方法，其特征在于，包括水熱成膜和膜層疏水化處理2個步驟，具體如下：①水熱成膜：將清潔的高強鋁合金工件浸沒于裝有稀土硝酸鹽水溶液的反應釜中，將反應釜密封后于120~160℃的烘箱中保溫2~5小時，然后自然冷卻到室溫，取出工件、吹干；所述稀土硝酸鹽水溶液的濃度為0.0005~0.002mol/L；②膜層疏水化處理：將步驟①水熱成膜后的高強鋁合金工件置于室溫下的疏水處理液中浸泡6~12小時，取出后于80~90℃下烘干0.5~1小時，即得高強鋁合金表面超疏水防護膜；所述疏水處理液為由十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與無水乙醇按照體積比1:？80~120，混合、磁力攪拌1~2小時后得到的溶液。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：雷驚雷，李凌杰，黃濤，何建新，徐輝，潘復生，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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