建筑铝合金表面制备耐久性超疏水阳极氧化膜

采用阳极氧化工艺,并结合封孔处理和低表面能修饰,在建筑行业常用的6463铝合金表面制备出耐久性超疏水阳极氧化膜。表征了试样形貌、成分和表面接触角,并通过模拟实验测试了耐蚀性和耐久性。结果表明：经过阳极氧化、封孔处理和表面修饰后在铝合金试样表面形成微纳米分级结构的阳极氧化膜,主要含有Al、O、S、C和Ti元素,表面接触角达到153.2°,呈现超疏水状态。超疏水阳极氧化膜具有良好的结合力,在自然环境中能保持稳定的超疏水状态,耐久性良好,还具有良好的耐蚀性,可以有效抑制铝合金基体腐蚀。     

铝基微纳米结构超疏水表面制备及其防冰/霜性能

[目的]在铝上构建具有粗糙微纳米结构的超疏水表面,可赋予其良好的防冰/霜性能。但在实际应用中铝的超疏水性会逐渐变差甚至失效,微纳米结构的稳定性是影响疏水耐久性的主要因素之一。[方法]先通过二次阳极氧化在铝表面制备纳米多孔结构,再用不锈钢筛网模板压印的方法在铝表面获得微米级结构,扩孔处理后采用低表面能物质(如三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟代正辛基硅烷)进行修饰,最终获得了微纳米结构的铝基超疏水表面(标记为MN-SHS),并就其表面形貌、水接触角、液滴粘附性、防冰/霜性能和耐久性与只进行二次阳极氧化的铝试样和进行二次阳极氧化+扩孔的铝试样作对比。[结果]MN-SHS样品表面的水接触角达到164°,液滴粘附性低,防冰/霜性能和耐久性最优。[结论]采用阳极氧化结合微米压印技术可制得具有微纳米复合结构的铝基超疏水表面,在防冰/霜方面具有很好的应用前景。     

钛合金表面超疏水膜的制备及其耐蚀性与机械稳定性

采用阳极氧化工艺在Ti6A14V钛合金表面制备阳极氧化膜作为过渡层,然后喷涂Si O₂颗粒溶胶烘烤使其固化成膜,再通过正辛基三乙氧基硅烷表面修饰,制备出具有微纳米表面结构、接触角为151.6°的超疏水膜。结果表明：超疏水膜的主要成分为Ti、O、Si和C元素,腐蚀电流密度仅为8.06×10^-8 A/cm²,较裸钛合金降低约一个数量级,并且电荷转移电阻和低频阻抗模值较裸钛合金分别增大约7000Ω·cm²、3000Ω·cm²,表现出良好的耐蚀性,可作为耐腐蚀膜层对钛合金起到防护作用。超疏水膜经受80次落砂冲击、50次胶带剥离以及沿砂纸往复摩擦400 cm后,接触角仍然大于150°,保持超疏水状态。蜂窝状多孔结构的阳极氧化膜充当过渡层,使溶胶膜和表面修饰形成的薄膜与钛合金基体牢固结合,从而表现出良好的机械稳定性。     

铝基超疏水表面抗结霜特性研究

采用化学刻蚀法,在铝基的表面构建了纳米-微米混合的粗糙结构。化学刻蚀后的粗糙表面经过氟硅烷(FAS)修饰,形成了接触角大于155°的超疏水表面。在过冷环境中,利用加湿器提供微小雾滴进行了铝棒和铝片表面的结霜实验。实验过程中对比了超疏水铝表面、疏水铝表面和普通铝表面上的结霜量。结果表明,超疏水铝表面在抑制结霜方面优于普通铝表面,接触角的大小对抑制结霜也有很大影响,接触角越大抑制效果越明显,并且超疏水铝表面的疏水性能易于恢复。在现实生活中,超疏水表面对于降低输电线缆表面的覆霜积聚速率和重量有重要的意义。     

纤维基改性SiO2柔性超疏水表面构建研究

采用溶胶-凝胶法以正硅酸四乙酯(TEOS)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为原料,制得改性SiO2溶胶,将其应用于柠檬酸预先处理的棉织物,构建棉纤维基柔性超疏水表面.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察得到改性SiO2溶胶干燥后形成有球形颗粒的致密粗糙膜,改性SiO2红外谱图(FT-IR)显示氨丙基和十六烷基在SiO2表面接枝.当HDTMS浓度为2％时,整理的棉织物静态接触角为155.3°,动态滚动角是8°,达到优异的超疏水效果,经洗涤20次后接触角仍为143.4°,具有疏水耐久性.扫描电子显微镜(SEM)观察得知整理棉纤维洗涤前后表面均具有较好的粗糙结构,整理棉纤维表面形成了牢固的改性SiO2疏水膜.     

氯化镧对镁合金表面疏水化处理的影响

研究了氯化镧对镁合金疏水膜耐蚀性的影响。采用中性盐雾试验和电化学试验测试了疏水膜的耐蚀性,并采用扫描电子显微镜观察了疏水膜的表面形貌。结果表明:氯化镧对镁合金疏水膜有一定的改性作用,使膜层由乳突状结构转变为层片状结构,进而使膜层由疏水表面转变为超疏水表面,其接触角可达153°。另外,添加氯化镧后疏水膜的盐雾时间延长至109.0 h,耐蚀性大幅提高。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

基于液体门控技术的超滑铜网油-油分离研究

先采用阳极氧化法在铜网表面原位生长Cu(OH)₂纳米针来构建粗糙结构,再采用氟硅烷改性得到超疏水铜网,随后在超疏水铜网表面灌注乙二醇,形成液体门控型超滑铜网表面。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜及X射线衍射仪分析了超疏水铜网的油接触角、水接触角、表面形貌和组成成分,并测试了灌注乙二醇的超滑铜网表面的油接触角。结果表明,超疏水铜网对水的接触角为150°,对二硫化碳的接触角为0°,对二硫化碳、石油醚和正己烷的初次油水分离效率都在90%以上,循环使用50次之后的油水分离效率仍在85%以上。灌注乙二醇的超滑铜网对上述3种有机液体的接触角均大于140°,对它们分别与乙二醇构成的油-油体系的分离效率均超过95%。     

基于全氟硅烷/烷基SiO2协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O_2纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O_2纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O_2纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O_2纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O_2纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角(WCA)出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。     

汽车用铝合金阳极氧化及钵转化膜封闭技术

采用阳极氧化和钵转化膜封闭技术提高汽车用2036铝合金的耐蚀性。研究发现:铝合金阳极氧化膜由外部的多孔层和内部的阻挡层构成,多孔层孔径均匀,约为30 nm0经过阳极氧化处理后,铝合金的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度下降,耐蚀性提高。经过钵转化膜封闭处理后,大量钵的氢氧化物覆盖阳极氧化膜表面,进一步提高了铝合金的耐蚀性。     

排球挂钩用铝合金基材阳极氧化处理及耐蚀性研究

使用铝合金挂钩对装入网兜的排球进行悬挂和管理,具有取用方便、节约空间、美观等优点。使用硫酸阳极氧化技术对排球挂钩用5005铝合金基材进行了处理,并对阳极氧化膜的性能进行了研究。结果表明:阳极氧化膜主要由铝、氧、硫、碳元素构成,其中铝和氧的总质量分数超过80%,少量的硫来自硫酸。经过硫酸阳极氧化处理后,铝合金表面形成高硬度和高熔点的α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃,大大提高了铝合金的硬度。阳极氧化膜由高电阻的阻挡层和多孔层构成,可以有效地分散和降低自腐蚀电流密度,大大提高铝合金基材的耐蚀性。     

6063铝合金在碱性含氧酸盐溶液中的高压阳极氧化

为比较在高压阳极氧化条件下不同电解液体系中碱性含氧酸盐对6063铝合阳极氧化膜层厚度及氧化时间的影响,将6063铝合金置于Na2SiO3、Na2HPO4和NaAlO2三种电解液体系中制备出阳极氧化膜。用涡流测厚仪测试了膜层厚度,通过点滴腐蚀实验评价了Na2SiO3体系所得氧化膜的耐腐蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析了氧化膜的表面形貌。结果表明,钨酸钠能显著提高膜层厚度和膜层的耐腐蚀性能,六偏磷酸钠(SHMP)能延长氧化时间,提高膜层的硬度;在硅酸盐体系中钨酸钠和六偏磷酸钠按1∶1的比例加入,能得到致密的高耐蚀性阳极氧化膜层。     

汽车用6061铝合金柠檬酸阳极氧化工艺的研究

对汽车用6061铝合金进行柠檬酸阳极氧化处理。研究发现:铝合金的阳极氧化过程伴随氧化膜的生成和溶解。适当升高氧化温度,有利于增加氧化膜的厚度和硬度。但氧化温度过高,会使得氧化膜的溶解速率加快。铝合金阳极氧化膜呈现典型的多孔结构。40℃下制备的氧化膜表面平整,具有优良的耐蚀性。当氧化温度高于40℃时,氧化膜表面的孔径增大,表面疏松,耐蚀性下降。     

电流密度对铝合金瓷质阳极氧化膜性能的影响

在草酸钛钾电解液中采用恒流模式对铝合金进行瓷质阳极氧化处理,研究了电流密度对瓷质阳极氧化膜的耐蚀性、厚度以及硬度的影响。结果表明:随着电流密度的增加,瓷质阳极氧化膜的耐蚀性、厚度以及硬度都有所提高;当电流密度为2.5A/dm2时,瓷质阳极氧化膜的耐蚀性最佳,厚度最大。     

AZ91D镁合金磁控溅射镀铝膜及其化学转化后的耐蚀性

采用磁控溅射镀铝与化学转化复合处理的方法对AZ91D镁合金表面进行处理,制得复合处理膜层,并与单纯磁控溅射镀铝膜层的耐蚀性进行了比较。结果表明,磁控溅射所得铝膜层结构致密,铝膜层与镁合金基体界面形成混合过渡层。沉积铝膜后再进行阿洛丁化学转化所得膜层表面存在裂纹,化学转化膜与铝膜之间结合良好。磁控溅射铝膜层使镁合金的腐蚀速率加快。镀铝与化学转化复合处理所得膜层的腐蚀电流密度比镁合金基体低1个数量级以上,表明镀铝与化学转化复合处理可明显提高镁合金的耐蚀性。中性盐雾试验4h后,铝膜表面腐蚀严重;而复合处理膜层在试验24h后表面只出现少量的腐蚀,48h后只有5%的面积被腐蚀。     

汽车用铝合金阳极氧化及双重封闭工艺的研究

对汽车用2024铝合金进行了硫酸阳极氧化处理,并使用硫酸镍结合铬酸钾的双重封闭技术对阳极氧化膜进行了封闭处理。结果表明:在2024铝合金表面制备的阳极氧化膜属于典型的多孔膜。经过硫酸镍一次封闭处理后,大量镍的氢氧化物填充于膜孔内,有效地降低了阳极氧化膜的自腐蚀电流密度。经过铬酸钾二次封闭处理后,铬酸镍进一步覆盖在膜孔表面,大大提高了阳极氧化膜的均匀性和致密性。经过双重封闭处理后,阳极氧化膜的阻抗明显增大,耐蚀性大大提高。     

硫酸电解液中铝合金硬质阳极氧化膜的表面形貌及性能研究

在硫酸电解液中采用硬质阳极氧化技术对铝合金进行了表面处理,并研究了电流密度对阳极氧化膜性能的影响。结果表明:当电流密度为1.5 A/dm²时,阳极氧化膜表面最光滑,显微硬度最大,自腐蚀电位最正。当电流密度为2.0 A/dm²时,交流阻抗曲线的弧度最大。可见,当电流密度为1.5～2.0 A/dm²时,阳极氧化膜的耐蚀性较好。