一种在铝合金多孔氧化膜表面制备超疏水锂铝类水滑石涂层的方法

文档序号:45053 发布日期:2021-09-28 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 一种在铝合金多孔氧化膜表面制备超疏水锂铝类水滑石涂层的方法 (Method for preparing super-hydrophobic lithium-aluminum hydrotalcite-like coating on surface of aluminum alloy porous oxide film ) 是由 于思荣 宋原吉 朱光 尹晓丽 王丽媛 王珺 于 2021-07-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种在铝合金多孔氧化膜表面制备超疏水锂铝类水滑石涂层的方法,属于金属材料表面改性领域。首先,对铝合金表面进行预处理、超声清洗;然后,配制电解液,以铝合金试样作为阳极,石墨作为阴极,通过阳极氧化工艺在铝合金表面制备多孔氧化膜;随后配制一定浓度的碳酸锂水溶液,将制备了多孔氧化膜的试样浸泡在其中,并水浴加热25-35min,在40-60℃下保温,获得锂铝类水滑石涂层;最后,将试样浸泡在月桂酸钠水溶液中进行化学修饰来降低其表面能,获得了超疏水性能,去离子水在该涂层表面的接触角超过150°,滚动角低于10°。该方法工艺简单,对试样形状和尺寸无特殊要求,成本低廉,易于推广。(The invention relates to a method for preparing a super-hydrophobic lithium-aluminum hydrotalcite-like coating on the surface of an aluminum alloy porous oxide film, belonging to the field of surface modification of metal materials. Firstly, pretreating and ultrasonically cleaning the surface of the aluminum alloy; then, preparing electrolyte, taking an aluminum alloy sample as an anode and graphite as a cathode, and preparing a porous oxide film on the surface of the aluminum alloy through an anodic oxidation process; then preparing a lithium carbonate aqueous solution with a certain concentration, soaking the sample with the prepared porous oxide film in the lithium carbonate aqueous solution, heating in a water bath for 25-35min, and preserving heat at 40-60 ℃ to obtain a lithium-aluminum hydrotalcite-like coating; and finally, soaking the sample in a sodium laurate aqueous solution for chemical modification to reduce the surface energy of the sample, so as to obtain super-hydrophobic performance, wherein the contact angle of deionized water on the surface of the coating exceeds 150 degrees, and the rolling angle is lower than 10 degrees. The method has the advantages of simple process, no special requirements on the shape and the size of the sample, low cost and easy popularization.)

一种在铝合金多孔氧化膜表面制备超疏水锂铝类水滑石涂层 的方法

技术领域

本发明涉及一种在铝合金多孔氧化膜表面制备超疏水锂铝类水滑石涂层的方法,属于金属材料表面改性领域。具体涉及对铝合金表面进行预处理、阳极氧化处理、水浴法原位生长锂铝类水滑石和低能化学修饰,从而使铝合金多孔氧化膜表面获得具有超疏水功能的锂铝类水滑石涂层的制备方法。

背景技术

随着表面工程技术及仿生学的发展,研究人员研究了自然界存在的“荷叶效应”这一超疏水现象,研究发现荷叶表面、蜻蜓翅膀、水黾的腿等部位之所以具备超疏水性能,是由于其表面大多具备微纳米结构与低能物质。受此启发,科研人员采用阳极氧化法、水热反应法、刻蚀法、溶胶-凝胶法、电沉积法等方法,在材料表面制备微纳米结构,再加以低能物质修饰,制备出了具有自清洁、防覆冰、耐腐蚀等性能的超疏水涂层。在铝合金表面制备超疏水涂层可有效提高铝合金的耐腐蚀性能,对拓宽铝合金材料的应用范围,提高铝合金在腐蚀、低温等恶劣环境中的使用性能具有重要意义。

层状双金属氢氧化物(LDH)是水滑石(HT)和类水滑石化合物(HTLCs)的统称,由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料(LDHs),而锂铝类水滑石是LDHs的一种。LDHs具有独特的层状结构和物化性能,随着现代分析技术和测试手段的不断发展和应用,人们对其结构和性能开始深入研究。国内外研究学者目前公开发布的LDH制备技术主要有共沉淀法、水热合成法、焙烧复原法等制备LDHs粉末,还有通过水热反应法、水浴法在经过预处理的铝合金表面制备LDH涂层。中国专利(公开号为CN109847757B,公开日期为2019年11月5日)公开了一种制备锂铝水滑石衍生镍基催化剂的方法,该方法中用硝酸锂、硝酸镍、硝酸铝的混合溶液与碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液进行共沉淀反应,经老化、干燥后获得具有Li-Al碳酸根型类水滑石结构的催化剂前驱体。中国专利(公开号为110526612A,公开日期为2019年12月3日)公开了一种应用于大水灰比硫铝酸盐水泥基材料中的锂铝类水滑石衍生物的制备方法,该方法中以硝酸锂或碳酸锂为锂源、硝酸铝或硫酸铝为铝源,配置成混合盐溶液;用氢氧化钠或氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾配置成混合碱溶液;最后将配置好的混合盐溶液、混合碱溶液、可溶性盐溶液(文中所述为碳酸钠、硫酸钠、碳酸钾、硝酸钾、硝酸钙和硝酸镁中的一种)混合转置于反应釜中,通过水热反应获得锂铝类水滑石粉末。以上专利公开的共沉淀法、水热反应法制备出的锂铝类水滑石以粉末状态存在,且操作复杂,生产效率低,若要应用于超疏水领域,还需通过喷涂等方式加工处理,成本增加,反应过程难以控制,不利于推广应用。

目前国内外对铝合金表面利用锂铝类水滑石制备超疏水涂层的研究鲜有报道。本发明采用水浴法在通过阳极氧化法制备了多孔氧化膜的6063铝合金表面制备出了具有片-针状或3D骨架状结构的锂铝类水滑石涂层,使用月桂酸钠水溶液对其进行低能化学修饰后,获得超疏水性能。本发明涉及的方法操作简便,易于控制反应过程,生产效率高,成本低廉,有利于实现工业化生产。

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