一、技術領域
本發明涉及表面工程領域，具體的說是一種鋁合金表面疏冰涂層及其制備方法。
二、
背景技術：
由于嚴寒天氣導致的結冰對于城市電纜、通訊塔基、飛行器機翼等的安全運行產生了嚴重威脅，通常的解決方法是結冰后通過外部加熱或者物理敲打等方式讓結冰破裂后脫落，這種方法對于結冰時間長、冰層較厚、結冰面較廣時處理效率較低，因此，需要發展能疏冰的涂層，主動防覆冰，降低結冰所帶來的風險。
目前報道的疏冰涂層較多，如richardmenini等在鋁合金表面發展了一種al2o3/ptfe的疏冰涂層，結果發現該涂層對水的接觸角為130～140°，對冰的剪切強度可降低至原來的2/5，具有很好的疏冰效果[meninir,farzanehm.elaborationofal2o3/ptfeicephobiccoatingsforprotectingaluminumsurfaces[j].surface&coatingstechnology,2009,203(14):1941-1946]。朱林采用低表面能的硅橡膠涂層為主體，用二甲基硅油改性，當添加45％含量的甲基硅油時，表面覆冰的對拉強度從280kpa降低至25kpa[朱林，納米陣列超疏水特性及有機桂涂層疏冰性研究[d]，南京大學，2014]。從疏冰涂層的制備方法看，主要包括了化學刻蝕、陽極氧化、電紡法等，但是由于具體工藝的差別導致涂層的性能相差極大。此外，由于成本較高，制備難度較大等原因導致疏冰涂層目前在鋁合金表面工業化應用還比較少，亟需發展一種成本低、制備難度小的鋁合金表面疏冰涂層及其制備方法。
三、
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，目的就是要提供一種鋁合金表面疏冰涂層及其制備方法。
本發明通過以下技術方案來實現：
本發明一種鋁合金表面疏冰涂層，其特點在于：由以下質量份成分組成：氫氧化鎳186-372份，氧化石墨烯0.012-0.5份，棕櫚酸25.6-76.8份；其中氫氧化鎳呈納米球結構，氧化石墨烯呈片狀均勻鑲嵌在氫氧化鎳納米球之間，形成微納復合結構，棕櫚酸覆蓋在微納復合結構表面；所述的氧化石墨烯為片層直徑0.5-3μm，比表面積大于1000m2/g，氧含量30～40％的單層或雙層氧化石墨烯。
上述鋁合金表面疏冰涂層的制備方法，包括以下步驟：
(1)將鋁合金材料放在0.5-2mol/l稀鹽酸溶液中進行浸泡5-10min，取出后用去離子水沖洗至表面呈中性，然后置于無水乙醇中超聲10-15min，取出后于40-60℃干燥；
(2)在0.02-0.04mol/lniso4溶液中，加入0.1-0.6mol/l稀hf溶液，使f和ni的原子比為1-2:1，然后加入氧化石墨烯至溶液中含量為0.01-0.5mg/l，攪拌均勻后，將步驟(1)處理后得到的鋁合金材料懸置于溶液中，向溶液中緩慢滴加濃氨水，調節溶液ph值至8-8.2，然后將體系在50-60℃保溫攪拌反應1-2h，升溫至70-80℃保溫攪拌反應2-3h，將鋁合金材料取出后，用去離子水沖洗至表面呈中性，置于真空干燥箱中40-60℃真空干燥；
(3)將上述涂層后樣品置于濃度為0.01-0.03mol/l棕櫚酸的乙醇溶液中進行表面修飾處理，經過3-5h后取出，室溫下風干即得。
與現有技術相比，本發明的優勢體現在：
1)本發明的涂層疏冰效果好，與水的接觸角可達150°以上，可顯著降低冰在表面的剪切強度，可達涂層前的1/3以下，且結冰時間可顯著延長至涂層前的2倍以上。
2)本發明的涂層與鋁合金基體的結合力強、耐磨性強，對多次摩擦后表面仍然能保持良好的疏水疏冰性。
3)本發明的制備方法簡便，易于工業化生產，成本較低。本發明的方法由刻蝕、涂層、表面修飾等幾個基本的單元操作組成，易于實現。
四、具體實施例
以下實施例中所述的氧化石墨烯為片層直徑0.5-3μm，比表面積大于1000m2/g，氧含量30～40％的單層或雙層氧化石墨烯，所選用的鋁合金材料為7075鋁板，以下所述均為質量份。
實施例1：
(1)將鋁合金材料放在0.5mol/l稀鹽酸溶液中進行浸泡8min，取出后用去離子水沖洗至表面呈中性，然后置于無水乙醇中超聲12min，取出后于45℃干燥；
(2)在0.02mol/lniso4溶液中，加入0.2mol/l稀hf溶液，使f和ni的原子比為2:1，然后加入氧化石墨烯至溶液中含量為0.03mg/l，攪拌均勻后，將步驟(1)處理后得到的鋁合金材料懸置于溶液中，向溶液中緩慢滴加濃氨水，調節溶液ph值至8，然后將體系在53℃保溫攪拌反應1h，升溫至75℃保溫攪拌反應2.5h，將鋁合金材料取出后，用去離子水沖洗至表面呈中性，置于真空干燥箱中50℃真空干燥；
(3)將上述涂層后樣品置于濃度為0.01mol/l棕櫚酸的乙醇溶液中進行表面修飾處理，經過4.5h后取出，室溫下風干即得。
實施例2：
(1)將鋁合金材料放在1mol/l稀鹽酸溶液中進行浸泡6min，取出后用去離子水沖洗至表面呈中性，然后置于無水乙醇中超聲13min，取出后于60℃干燥；
(2)在0.04mol/lniso4溶液中，加入0.4mol/l稀hf溶液，使f和ni的原子比為2:1，然后加入氧化石墨烯至溶液中含量為0.4mg/l，攪拌均勻后，將步驟(1)處理后得到的鋁合金材料懸置于溶液中，向溶液中緩慢滴加濃氨水，調節溶液ph值至8.2，然后將體系在60℃保溫攪拌反應1h，升溫至80℃保溫攪拌反應2h，將鋁合金材料取出后，用去離子水沖洗至表面呈中性，置于真空干燥箱中50℃真空干燥；
(3)將上述涂層后樣品置于濃度為0.03mol/l棕櫚酸的乙醇溶液中進行表面修飾處理，經過3.5h后取出，室溫下風干即得。
將上述實施例1、2所得鋁合金表面疏冰涂層測試后發現，與水的接觸角可達152°、158°，冰在表面的剪切強度分別降低至涂層前的1/4、1/5，結冰時間延長至涂層前的3倍、4倍。