电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

史含放，刘家维，朱天元，霍婧雅，陈东旭，王亚男

（辽宁科技大学 材料与冶金学院，辽宁 鞍山114051）

2024铝合金属于Al-Cu-Mg系高强度和高硬度类金属，具有强度高、密度低、热塑性优良和耐损伤等优点，被广泛用作医疗器械、轨道交通以及船舶等行业的主要材料。然而，铝合金疏水性能较差。当铝合金应用于船体在海洋环境下工作时，良好的疏水性能够抑制电化学腐蚀过程中的离子吸附、扩散和电子迁移过程，进而提高金属材料表面抗污损和耐腐蚀能力。因此，对铝合金进行表面改性以提高其疏水性成为研究的热点。

表面疏水性能主要受材料的表面自由能和粗糙度的影响［1］。刻蚀技术是将材料表面不需要的残渣通过化学或物理方法去除。一般将刻蚀分为两种：湿法刻蚀和干法刻蚀［2］。湿法刻蚀主要是利用化学溶液通过化学反应去除杂质，而干法刻蚀主要通过物理手段如激光刻蚀［3］、电弧放电［4］等将杂质去除。电化学刻蚀［5］属于湿法刻蚀，是利用合金中的微小原电池在电解液中发生电化学反应实现刻蚀的一种技术。刻蚀之后，材料表面形成纳米凹槽，可以有效改善其疏水性能。电化学刻蚀在低温条件下进行，具有操作简单、成本低廉等优点。铝合金中存在电子载流子，化学性质活泼且易发生氧化还原反应，适合采用电化学刻蚀。但是研究［6］发现，刻蚀后的铝合金表面强度不高，在外力的施压下容易变形，破坏微-纳米形貌，降低疏水性。如果在其表面镀上类金刚石（Diamond-like carbon，DLC）薄膜，可以增加硬度，提高耐磨性，保持表面的纳米结构。……