一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构的制作方法

本实用新型涉及涂层结构技术领域，具体涉及一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构。

背景技术：

铝合金不但具有质量轻、强度大、可塑性强、物理力学性能优异等优点，而且铝合金的种类也很丰富，铝合金已成为众多领域不可或缺的重要材料，凭借着诸多优点，被大家誉为“21世纪的绿色工程材料”，铝合金不仅在汽车制造业、机械制造业有应用，而且还应用于“3C”产品和国防军工如水下航行器等行业。由于铝合金硬度低、耐磨损性和耐腐蚀性差，极易发生磨损腐蚀和化学腐蚀，所以对铝合金表面进行处理以提高其性能非常重要。

此外，应用于水下航行器时，铝合金基材会受到来自流体的摩擦阻力，不仅影响船舶运动速率，而且航行过程中航海设备需要耗费大量的燃油来克服外加摩擦阻力。减小流体阻力不仅有利于航行器运行速度的提高，而且能够加强能源利用率，促进科技进步，增强国防建设。

ZL201210126484.5《一种水下减阻涂层及其制备方法》公开了一种水下减阻涂层，包括树脂基料，稀料，助剂及固化剂，所述水下减阻涂层的表面具有微米级凹坑结构。该发明是通过微米级凹坑具体结构改变近避免流场降低流体对航行体的阻力，但并未公开微米级凹坑具体结构。

ZL200920109004.8《带有耐腐蚀及减阻耐磨涂层的钢管》公开了一种应用于石油、天然气输送管线的耐腐蚀及减阻耐磨涂层的钢管结构。但并未公开耐腐蚀及减阻耐磨涂层的具体结构和组分。

ZL201710184897.1《一种基于冷喷涂的减阻涂层》公开了一种基于冷喷涂的减阻涂层，包括目标基底表面上的凹坑结构层和在凹坑结构层上的疏水层。其中，凹坑结构层中凹坑尺寸为300-500μm。减阻涂层厚度为200μm，组分由冷喷涂疏水混合粒子组成，包括氧化锌微球、氧化铝微球、低熔点合金组成。但此方法施工工艺复杂，首先需要对基材进行酸化和等离子腐蚀处理，后续还需进行喷涂和烧结处理，生产过程不易控制，成本高不易推广。

ZL201610929286.0《一种超疏水减阻涂层的制备方法》公开了一种超疏水减阻涂层的制备方法，可用于金属、陶瓷、塑料等表面。首先需要对基材表面进行沟槽处理，设置圆台横线间距为200-400μm，纵向间距为200-400μm，底面直径为200-300μm。减阻涂层材料为先喷涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，再喷涂疏水二氧化硅悬浮液，最后在145-155℃下加热2-3小时。因此，此方法前期沟槽处理工艺较为复杂，且不容易控制，不易于技术推广。

ZL201510216575.1《环保型防污减阻复合功能涂料及其制备方法》公开了一种环保型防污减阻复合功能涂料及其制备方法及使用该涂料制备环保型防污减阻涂层的方法，所述涂料主要包括以下各组分：阳离子型聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、二甲苯以及树脂；所述树脂为丙烯酸树脂或氟碳树脂中的一种或者两者的混合物。但此方法并不涉及减阻结构，仅从减阻材料入手提升基材减阻效果。

综上所述，迫切需要开发一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构，不仅可以提高铝合金基材耐腐蚀性，也能减少铝合金材料表面阻力。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的就在于提供一种不仅具有良好耐腐蚀性能，而且还拥有良好的减阻效果的铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构，在铝合金基材表面设有涂层，其特征在于，所述铝合金基材表面设有若干间隔均匀的纵向的沟槽，相邻沟槽之间形成凸条，所有沟槽和凸条的横截面为形状和尺寸一致的等腰梯形；所述涂层为耐腐蚀涂层。

进一步地，在耐腐蚀涂层表面设有减阻涂层。

进一步地，所述等腰梯形的梯形高度为2-3mm，梯形上底宽度为3-5mm，梯形下底宽度为7-11mm，梯形下底角为45°。

进一步地，所述耐腐蚀涂层为环氧聚氨酯涂层、环氧树脂涂层或聚苯硫醚涂层中的一种。

进一步地，所述减阻涂层为纳米二氧化硅改性的高分子聚醚涂层。

进一步地，所述耐腐蚀涂层和减阻涂层总厚度为1mm，其中，耐腐蚀涂层的厚度为0.4~0.5mm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型不仅具有良好耐腐蚀性能，而且还拥有良好的减阻效果。

2、本实用新型的铝合金基材表面的沟槽和凸条的横截面为等腰梯形，而利用等腰梯形结构所形成的规则立体平面，是一类具有合适的肋条间距和肋条高度的肋条结构，能够阻止流体边界层中大多数的涡旋冲入肋条结构中的沟槽之间，并且能够防止涡旋发生横向的大幅度波动，影响流经它的浊流边界层流体的结构和流动状态，从而减少水体的摩擦阻力，降低流体的动能损失，最终达到减阻的目的。

3、本实用新型耐腐蚀涂层采用环氧聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、或聚苯硫醚涂料，可以阻挡和缓解腐蚀性离子向铝合金表面扩散，有效抑制了铝合金在腐蚀环境中的腐蚀速率，同时环氧聚氨酯涂料、环氧树脂涂料和聚苯硫醚涂料与铝合金基材结合度好，从而可以长期与铝合金基材结合在一起不易掉落。

4、本实用新型减阻涂层为纳米二氧化硅改性的高分子聚醚涂层，减阻原理为通过在高分子聚醚涂料中加入纳米二氧化硅，利用纳米二氧化硅的低表面能性质，降低涂料整体自身的表面能。另外，利用形成光滑的高憎水性涂层，并且其加入水中时能够有效降低流体运动过程中产生的粘性阻力，从而达到减小阻力的目的。

附图说明

图1-本实用新型结构示意图。

其中：a-梯形高度；b-铝合金基材；c-梯形上低宽度；d-涂层厚度；e-减阻涂层；f-耐腐蚀涂层；β-梯形下底角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构，在铝合金基材表面设有涂层，所述铝合金基材表面设有若干间隔均匀的纵向的沟槽，相邻沟槽之间形成凸条，所有沟槽和凸条的横截面为形状和尺寸一致的等腰梯形；所述涂层为耐腐蚀涂层。铝合金基材表面的等腰梯形是通过3D技术打印形成的，使得等腰梯形结构的表面更加均匀、更加统一。利用等腰梯形结构所形成的规则立体平面，是一类具有合适的肋条间距和肋条高度的肋条结构，能够阻止流体边界层中大多数的涡旋冲入肋条结构中的沟槽之间，并且能够防止涡旋发生横向的大幅度波动，影响流经它的浊流边界层流体的结构和流动状态，从而减少水体的摩擦阻力，降低流体的动能损失，最终达到减阻的目的。

在耐腐蚀涂层表面设有减阻涂层，为了进一步达到减阻的目的。

所述等腰梯形的梯形高度为2-3mm，梯形上底宽度为3-5mm，梯形下底宽度为7-11mm，梯形下底角为45°。

所述耐腐蚀涂层为环氧聚氨酯涂层、环氧树脂涂层、或聚苯硫醚涂层中的一种。可以阻挡和缓解腐蚀性离子向铝合金表面扩散，有效抑制了铝合金在腐蚀环境中的腐蚀速率，同时环氧聚氨酯涂料、环氧树脂涂料和聚苯硫醚涂料与铝合金基材结合度好，从而可以长期与铝合金基材结合在一起不易掉落。

所述减阻涂层为纳米二氧化硅改性的高分子聚醚涂层。减阻原理为通过在高分子聚醚涂料中加入纳米二氧化硅，利用纳米二氧化硅的低表面能性质，降低涂料整体自身的表面能。另外，利用形成光滑的高憎水性涂层，并且其加入水中时能够有效降低流体运动过程中产生的粘性阻力，从而达到减小阻力的目的。

所述耐腐蚀涂层和减阻涂层总厚度为1mm，其中，耐腐蚀涂层的厚度为0.4~0.5mm。耐腐蚀涂层和减阻涂层均是均匀的涂布在铝合金基材的表面，耐腐蚀涂层涂布在基材表面后，再涂布减阻涂层，耐腐蚀涂层能充分保护铝合金基材不被腐蚀，作为中间层，厚度控制稍薄一些，而减阻涂层可以减少流体流过铝合金材料表面后受到的阻力，从而起到减阻效果，且由于减阻涂层中纳米二氧化硅耐磨性好，从操作性上面考虑，涂布稍厚一些。

实施例

参见图1，一种铝合金基材耐腐蚀减阻涂层结构，在铝合金基材b表面设有涂层，所述铝合金基材表面设有若干间隔均匀的纵向的沟槽，相邻沟槽之间形成凸条，所有沟槽和凸条的横截面为形状和尺寸一致的等腰梯形；所述涂层为耐腐蚀涂层f。所述等腰梯形的梯形高度a为2.5mm，梯形上底c为3.5mm，梯形下底为8.5mm，梯形下底角β为45°。

所述耐腐蚀涂层f为环氧聚氨酯涂层，厚度为0.4mm，所述减阻涂层e为纳米二氧化硅改性的高分子聚醚涂层，厚度为0.6mm，从而耐腐蚀涂层f和减阻涂层e的涂层厚度d为1mm。

本实用新型不仅具有良好耐腐蚀性能，而且还拥有良好的减阻效果，适用于铝合金基材表面耐腐蚀和减阻中的应用，尤其适合小面积水下航行器基底上耐腐蚀、减阻涂层的应用。

最后需要说明的是，本实用新型的上述实施例仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。