一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，涉及铝合金材料制备技术领域，所述超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法包括：将铝合金材料放入模具中，成形出具有微结构的铝合金板坯，其中，所述模具包括第一模具和第二模具，所述第一模具的底端设有适于成形出所述微结构的结构体，所述第二模具适于放置所述铝合金材料；利用高压水热法在所述铝合金板坯的微结构表面制备纳米结构，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构。与现有技术比较，本发明专利技术获得的微纳复合结构可以实现超浸润(超亲水、超疏水)性能，并且制备的微结构具有很高的强度，可以保护更小尺度纳米结构，超浸润性能稳定，且工艺简单，成本低，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料制备
，具体而言，涉及一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法。

技术介绍

[0002]超浸润(超亲水、超疏水)表面润湿性能调控在航天航空、船舶舰艇、微电子、军工核电、微流控等领域具有重要的应用前景，铝合金由于质量轻，比强度高，导热性好等成为相关领域的关键工程材料。
[0003]目前超浸润(超亲、超疏水)表面的制造手段多采用化学蚀刻、激光、微机械加工等调控其表面能和构筑微结构的方式实现，一般制造的微结构尺度在几十纳米至几微米量级，结构薄弱，容易被破环，从而降低了其服役寿命。例如，现有技术中有的采用氢氧化钠化学溶液改性后采用激光处理在铝合金表面制造了微结构，从而实现了铝合金表面超疏水改性。该方法采用化学溶液对环境不友好，并且激光加工成本相对高，效率低，且对操作者素质要求高，不适合工业推广；此外，此方法不适合超亲水表面制造，且制造的结构尺度较小，其结构强度堪忧，且单一微结构无法实现超浸润性能，而纳米结构强度低，超浸润性能容易被破坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是采用现有制造方法制备的超浸润表面结构尺度较小，其结构强度堪忧，且单一微结构无法实现超浸润性能，而纳米结构强度低，超浸润性能容易被破坏中的至少一个方面。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，包括：
[0006]一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]步骤S1，将铝合金材料放入模具中，成形出具有微结构的铝合金板坯，其中，所述模具包括第一模具和第二模具，所述第一模具的底端设有适于成形出所述微结构的结构体，所述第二模具适于放置所述铝合金材料；
[0008]步骤S2，利用高压水热法在所述铝合金板坯的微结构表面制备纳米结构，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构。
[0009]较佳地，步骤S1中，所述成形的条件包括：压力范围包括100
‑
500MPa，温度范围包括200
‑
400℃，保压时间范围包括3
‑
10min。
[0010]较佳地，所述微结构的尺度范围包括百微米至毫米量级。
[0011]较佳地，步骤S2中，所述利用高压水热法在所述铝合金板坯的微结构表面制备纳米结构，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构，包括：
[0012]步骤S21，将所述铝合金板坯置于反应装置的等压力容器内，所述等压力容器内设置用于调控超浸润性能的反应介质；
[0013]步骤S22，将所述反应装置加热并冷却至室温后，取出所述铝合金板坯，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构。
[0014]较佳地，所述反应介质包括亲水调控介质或疏水调控介质。
[0015]较佳地，所述亲水调控介质包括水或酒精。
[0016]较佳地，所述疏水调控介质包括氟化水或硬脂酸
‑
乙醇溶液。
[0017]较佳地，所述氟化水的成分包括：体积分数为85
‑
95％的纯水和体积分数为5
‑
15％的水溶性氟化物。
[0018]较佳地，步骤S21中，所述反应介质的体积不超过所述等压力容器体积的三分之一。
[0019]较佳地，步骤S22中，所述加热的条件包括：温度180
‑
220℃，压力1
‑
2MPa，时间90
‑
150min。
[0020]本专利技术所述的超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法相较于现有技术的优势在于，本专利技术采用微模压方法制备了微结构，并利用高压水热法制备了纳米结构，由此获得的微纳复合结构可以实现超浸润(超亲水、超疏水)性能，并且制备的微结构具有很高的强度，可以保护更小尺度纳米结构，超浸润性能稳定，且工艺简单，成本低，效率高。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例中使用模具成形出微结构的工作状态示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例中利用高压水热法制备纳米结构的工作状态示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例中制备的超浸润铝合金表面微纳复合结构的微观结构示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例中制备的亲水铝合金表面微结构的微观结构示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例中制备的疏水铝合金表面微结构的微观结构示意图；
[0027]图7为本专利技术对比例中仅利用高压水热法制备的超亲水铝合金表面纳米结构经高压高速流体冲刷前后的的接触角示意图；
[0028]图8为本专利技术对比例中仅利用高压水热法制备的疏水铝合金表面纳米结构经高压高速流体冲刷前后的的接触角示意图；
[0029]图9为本专利技术实施例中超亲水铝合金表面微纳复合结构经高压高速流体冲刷前后的的接触角示意图；
[0030]图10为本专利技术实施例中超疏水铝合金表面微纳复合结构经高压高速流体冲刷前后的的接触角示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1‑
第一模具、11
‑
结构体；2
‑
铝合金板坯；3
‑
第二模具、31
‑
凹槽；4
‑
反应装置；5
‑
反应介质。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。
[0034]下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本专利技术
的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Z”的正向代表上方，“Z”的反向代表下方，且术语“X”和“Z”指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]在本申请实施例的描述中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0036]术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0037]如图1所示，本专利技术实施例提供一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，包括如下步骤：
[0038]步骤S1，将铝合金材料放入模具中，成形出具有微结构的铝合金板坯2，其中，所述模具包括第一模具1和第二模具3，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将铝合金材料放入模具中，成形出具有微结构的铝合金板坯(2)，其中，所述模具包括第一模具(1)和第二模具(3)，所述第一模具(1)的底端设有适于成形出所述微结构的结构体(11)，所述第二模具(3)适于放置所述铝合金材料；步骤S2，利用高压水热法在所述铝合金板坯(2)的微结构表面制备纳米结构，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构。2.根据权利要求1所述的超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述成形的条件包括：压力范围包括100
‑
500MPa，温度范围包括200
‑
400℃，保压时间范围包括3
‑
10min。3.根据权利要求1所述的超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，其特征在于，所述微结构的尺度范围包括百微米至毫米量级。4.根据权利要求1所述的超浸润铝合金表面微纳复合结构的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述利用高压水热法在所述铝合金板坯(2)的微结构表面制备纳米结构，得到超浸润铝合金表面微纳复合结构，包括：步骤S21，将所述铝合金板坯(2)置于反应装置(4)的等压力容器内，所述等压力容器内设置用于调控超浸润性能的反应介质(5)；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，王晓亮，刘勇达，单德彬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：