一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法

本发明属于铝基复合材料表面处理，具体涉及一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法。

背景技术：

1、金属基复合材料由于其具有高比模量、高比强度、良好的导电导热性能、热膨胀系数小、尺寸稳定性好等优良的性能在航空航天、高性能发动机、集成电路、燃气轮机以及汽车工业等领域得到广泛应用。这其中，铝基复合材料由于更明显的性能以及价格低廉和可加工性，吸引了大家的格外关注。但是铝基复合材料由于增强相的加入，在使用环境中，尤其是在含cl-的溶液和潮湿环境中，极易发生电偶腐蚀。因此，需要进一步提高其耐蚀性进而扩大其应用范围。

2、阳极氧化，即金属或合金的电化学氧化。其原理是，铝及其合金作为阳极，惰性金属作为阴极，将他们放入在一定的电解液中通电，由于外加电流的作用，在铝合金表面生成一层氧化膜。

3、中国发明专利申请cn102304741a中，在恒流模式下，采用阳极氧化和硬脂酸浸泡处理，最终在铝基材料表面生成一层超疏水薄膜，这种模式虽然可以在铝基材料表面获得一层薄膜，但阳极氧化电解液成分较多(多达5种)，成本高；另外，中国发明专利申请cn108930042a中，采用微弧氧化和硬脂酸浸泡处理在镁合金表面制备超疏水膜，但所使用微弧氧化设备能耗高、操作复杂。因此，开发一种操作简单、耐蚀性好、成本更低的疏水膜的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述不足之处，本发明提供了一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的制备方法，耐蚀性良好，且工艺简单，成本低。

2、为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

3、一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的制备方法，具体包括以下步骤：

4、1)对铝基复合材料工件进行预处理，去除铝基复合材料表面的氧化物和油污；

5、2)以硫酸为电解液，铝基复合材料为阳极，不锈钢板为阴极，通电进行阳极氧化反应；

6、3)将步骤2)中处理完的样品用去离子水清洗并烘干，然后将样品放入重铬酸钾溶液中浸泡；

7、4)将步骤3)中处理完的样品用去离子水清洗并烘干，然后将样品放入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，整个过程在超声装置中进行，降低其表面自由能；

8、5)将步骤4)中处理完的样品用酒精和去离子水清洗并在时效炉中进行干燥。

9、综上步骤，在铝基复合材料表面获得一层耐蚀性好的疏水膜。本发明通过对铝基复合材料进行硫酸阳极氧化、重铬酸钾溶液浸泡、硬脂酸乙醇溶液浸泡处理，形成疏水膜，显著提高铝基复合材料的疏水性和耐蚀性。需要说明的是，本发明采用了重铬酸钾与硬脂酸乙醇先后浸泡处理的方式，相较于只采用其中一种进行处理，耐蚀性的提高幅度明显要高，且只采用重铬酸钾处理时，无法提高疏水性。

10、进一步地，步骤1)中，所述预处理是依次采用80#、180#、400#、1200#、2500#金相砂纸打磨铝基复合材料工件基体，完全去除铝基复合材料工件表面氧化膜，然后在装有丙酮的超声波清洗仪中清洗工件5min，最后再用去离子水清洗，清洗后的铝基复合材料工件用吹风机吹干，备用。

11、进一步地，步骤2)中，所述硫酸的浓度为180-210g/l。

12、进一步地，步骤2)中，所述阳极氧化反应整个过程采用恒压模式，电压为20v，反应时间为20min，同时开启循环冷却装置控制阳极氧化过程中的温度在15℃以下。

13、进一步地，步骤3)中，所述重铬酸钾溶液的浓度为100g/l，浸泡温度为95-100℃。

14、进一步地，步骤4)中，所述硬脂酸乙醇溶液的浓度为0.5-0.75mol/l，浸泡时间为6h。

15、进一步地，步骤5)中，所述干燥的温度为80℃，时间为0.5h。

16、本发明具有以下有益效果：

17、本发明所述的制备方法可在铝基复合材料表面获得一层疏水膜，使样品由亲水性变为疏水性，样品的接触角比基体的接触角提高了85°左右；而且大幅度提高了耐蚀性，耐蚀性采用电化学工作站检测，自腐蚀电流比基体降低约5个数量级，极化电阻升高4个数量级。本发明获得的铝基复合材料耐蚀性和疏水性好，且膜层表面无褪色、麻点和烧蚀等缺陷，成膜质量佳，为铝基复合材料的扩展应用提供良好的技术背景。此外，本发明工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤1)中，所述预处理是依次采用80#、180#、400#、1200#、2500#金相砂纸打磨铝基复合材料工件基体，完全去除铝基复合材料工件表面氧化膜，然后在装有丙酮的超声波清洗仪中清洗工件5min，最后再用去离子水清洗，清洗后的铝基复合材料工件用吹风机吹干，备用。

3.根据权利要求1所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤2)中，所述硫酸的浓度为180-210g/l。

4.根据权利要求1或3所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤2)中，所述阳极氧化反应整个过程采用恒压模式，电压为20v，反应时间为20min，同时开启循环冷却装置控制阳极氧化过程中的温度在15℃以下。

5.根据权利要求1所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤3)中，所述重铬酸钾溶液的浓度为100g/l，浸泡温度为95-100℃。

6.根据权利要求1所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤4)中，所述硬脂酸乙醇溶液的浓度为0.5-0.75mol/l，浸泡时间为6h。

7.根据权利要求1所述的同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法，其特征在于，步骤5)中，所述干燥的温度为80℃，时间为0.5h。

技术总结本发明属于铝基复合材料表面处理技术领域，具体公开了一种同时提高铝基复合材料疏水性和耐蚀性的方法。该方法按以下步骤进行：首先预处理去除铝基复合材料表面的氧化物和油污；然后以铝基复合材料为阳极，不锈钢板为阴极，在硫酸中进行阳极氧化，结束后将样品烘干；之后将样品放入到重铬酸钾溶液中浸泡，结束后将样品烘干；最后将样品放入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，该过程在超声装置中进行，清洗干燥后，得到具有一层耐蚀性好的疏水膜的铝基复合材料。本发明能够大幅度提高铝基复合材料的疏水性和耐腐蚀性，为其扩展应用提供良好的技术背景。技术研发人员：黄杰,汪明亮,徐翼翔,宫月,陈哲,王浩伟受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20