铝（Al）作为一种重要的结构材料，因其密度低、成本低、强度高而广泛应用于建筑结构、汽车、潜艇、飞机、军舰等领域。然而，在相对湿度高，含盐量高，年平均温度高的沿海地区等极端环境中，由于其氧化膜的反应性，铝表面容易受到腐蚀。此外，铝表面还可能因油污而受到污染，导致巨大的经济损失。为了提高铝的耐腐蚀性，许多表面处理技术，如微弧氧化（MAO）、化学转化涂层和层层组装涂层，已被用于改善铝、镁、铜等合金表面的性能。
微弧氧化（MAO）是一种常见的表面处理技术，也被称为等离子体电解氧化，是电化学氧化和高压火花处理的结合，能够在金属表面原位生长出硬质金属氧化物陶瓷涂层，提供良好的耐磨和耐腐蚀保护。MAO涂层的性能受多种因素影响，包括溶液成分、添加剂、浓度、温度、电导率、pH值、电压、电流密度、占空比和处理时间等，选择合适的参数可以大大提高合金的性能。
然而，MAO产生的陶瓷涂层内部存在微孔微裂纹，这增加了被腐蚀性液体腐蚀的可能性。为了防止腐蚀，通常会在金属表面形成钝化涂层，例如超疏水（SHP）涂层，因其制备工艺简单且环保，近年来备受关注。SHP涂层已被广泛应用于防腐、油水分离、自清洁和防冰等多个领域。制备SHP涂层的方法有光刻法、化学气相沉积法、喷涂法、电化学法、溶胶-凝胶法等。现有制备SHP涂层的方法有很多，但很多都是基于基材制备，很容易暴露在空气中而失去效果，且制备过程繁琐。SHP表面形成需要两个必要条件：粗糙表面结构和低表面能。研究表明，在MAO过程中，电压越高，表面粗糙度越大。自组装方法是通过分子或颗粒与基底表面之间的特定相互作用形成有序结构。在此过程中使用氟硅烷溶液可以有效降低材料的表面能，从而形成超疏水表面。
近期，西安工程大学陆海林团队与内蒙古大学郭芳团队利用微弧氧化（MAO）和自组装技术，在6061铝表面成功制备出超疏水涂层。
通过在微弧氧化过程中施加不同的电压，然后将6061铝MAO涂层与1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）自组装，获得超疏水涂层。
该超疏水涂层的水接触角为154.762°，滚动角仅为9.6°，所需的最佳电压为475V。与铝基材相比，该超疏水涂层的腐蚀速率降低了三个数量级；与MAO样品相比，该超疏水涂层的腐蚀速率降低了两个数量级，表现出优异的耐腐蚀性。此外，该超疏水涂层还具有优异的耐磨性、自清洁性和良好的化学稳定性。因此，本研究为制备超疏水涂层提供了一种更简单的方法，为铝在恶劣环境中的表面保护提供了有效策略。
涂层制备工艺
涂层制备工艺流程图。
渗透性
电压对渗透性影响机理图。
数据来源与出处
相关研究成果以“Preparation of superhydrophobic coatings on 6061 aluminum surfaces by MAO and self-assembly of PFDTES and study of their property”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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