(57)【要約】本発明は、金属的基板上の水および氷をはじく表面を製造する方法であって、ａ）金属的基板を提供するステップ、ｂ）前記金属的基板を研磨するステップ、ｃ）前記金属的基板の少なくとも一部を電解質溶液と接触させるステップ、ｄ）前記基板表面上にナノ多孔質層を生じさせるためにステップｃ）の前記金属的基板を陽極酸化させるステップ、および、ｅ）前記ナノ多孔質層上に疎水コーティングを塗布するステップ、を含む、方法に関する。これにより、特に流れにさらされる航空機の表面上の氷の累積は、先行技術との比較において減少する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属的基板上の水および氷をはじく表面を製造する方法であって、
（ａ）金属的基板を提供するステップ、
（ｂ）前記金属的基板を研磨するステップ、
（ｃ）前記金属的基板の少なくとも一部を電解質溶液と接触させるステップ、
（ｄ）前記基板表面上にナノ多孔質層を生じさせるためにステップ（ｃ）の前記金属的基板を陽極酸化させるステップ、および、
（ｅ）前記ナノ多孔質層上に疎水コーティングを塗布するステップ、
を含む、方法。
【請求項２】
前記研摩するステップは、鏡面研磨を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属的基板は、鏡面仕上げが得られるまで、研磨後に酸洗液に漬けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属的基板は、アルミニウム合金であり、好ましくは加えて、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｌｉ、Ａｇから成る群から選択される少なくとも１つのさらなる金属を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記電解質溶液は、少なくとも１つの酸、特に少なくとも１つの鉱酸、または少なくとも１つの有機酸、または少なくとも１つの鉱酸および少なくとも１つの有機酸の混合物、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記電解質溶液は、少なくとも１つの塩の、特に少なくとも１つのアンモニウム塩の、水溶液を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記金属的基板を陽極酸化させるステップは、２０℃〜４０℃の範囲の温度および５〜５０Ｖの電圧での電解質溶液において実行される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
疎水コーティングを塗布するステップは、フルーア・シランまたはフルーア・ポリエーテルを含む溶液を塗布することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記金属的基板を前記電解質溶液と接触させるステップおよび／または前記ナノ多孔質層上に前記疎水コーティングを塗布するステップは、浸漬、遠心分離、フローコーティング、ブラッシングまたは吹付けを通じて実行される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の少なくとも１項に記載の方法を通じて入手できる水および氷をはじくコーティングを有する金属的基板。
【請求項１１】
水および氷をはじくコーティングを有する前記基板の表面は、１５０°を越える水に対する接触角（θＣＢ）を含む、請求項１０に記載の金属的基板。
【請求項１２】
着氷に対する保護のための航空機上における請求項１０または１１に記載の水および氷をはじくコーティングを有する金属的基板の使用。
【請求項１３】
前記水および氷をはじくコーティングは、前記航空機の少なくとも１つの流れ面の少なくとも前縁に配置される、請求項１２に記載の使用。
【請求項１４】
前記水および氷をはじくコーティングは、ハイブリッド除氷システムと組み合わされる、請求項１２または１３に記載の使用。
【請求項１５】
請求項１０および１１のうちの１つに記載の金属的基板を含む少なくともその前縁で少なくとも１つの流れ面を含む、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ構造酸化被膜を有する水および氷をはじく表面を有し、その上に撥水コーティングが配置される、金属的基板上の水および氷をはじく表面の製造方法、ならびに、着氷保護のための航空機上の金属的基板の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機（例えば、飛行機またはヘリコプター）では、直接または間接に気流にさらされる流れ面は、特定の飛行状況において着氷しがちである。流れ面上につくられる氷は、航空機の重量を増加させて、空気力学に不利に影響する。そうすると、最悪の場合、流れの剥離およびしたがってリフトの減少は発生する場合がある。氷の蓄積は、種々の手段（「氷結防止」）によって防止されてよく、すでに蓄積された氷を除去することができる（「除氷」）方法および装置は、公知である。
【０００３】
蓄積される水の氷結を防止するために、例えば、エンジンからのブリードエアによって流れ面の前縁を暖めることは、公知である。しかしながら、ブリードエアの除去は、エンジン出力の減少をともない、エネルギー効率のために回避されなければならない。
【０００４】
さらに、すでに造られた氷をそこから吹き飛ばすために、着氷しがちな表面領域に膨張可能なボディを配置することは、公知である。しかしながら、この種のボディの表面性状は制限され、そして、有効な作動（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を達成するために、特定の氷の層を許容することが必要である。
【０００５】
着氷しがちな流れ面での電気的に作動される加熱マットの使用も、公知である。加熱マットは、能動的に氷を除去するかまたは氷の蓄積を防止する。特に高い流速で、充分な加熱力を提供することが可能であるためにかなりの電力量が必要とされる。さらに、特により小型の航空機または無人の空中乗り物への統合は、高い効果が付随する。
【０００６】
加えて、限られたタンク・サイズに起因して限られた作動期間においてのみ実行されてよい、着氷しがちな流れ面での除氷流体の連続的分配をともなう化学プロセスは、公知である。加えて、除氷流体の重量は、経済効率において考慮されなければならない。
【０００７】
特許文献１から、酸化チタンナノチューブに基づく自己洗浄および超疎水性の表面を製造することは、公知である。ここで、金属的基板上の自己洗浄特性を有する超疎水性コーティングの製造方法、かかる方法により生産可能な超疎水性コーティングおよび自己洗浄特性を有する金属的基板、および、自己洗浄特性を有する超疎水性コーティングを生産するための硫酸アンモニウムおよびフッ化アンモニウムを含む電解質溶液の使用が提案される。これのために、チタン合金でできている表面は扱われる表面である。そうすると、ナノチューブの適用によるナノ構造はつくられる。このように、自己洗浄効果および超疎水特性はつくられる。
【０００８】
特許文献２には、レーザーによってサブマイクロメートル範囲の構造表面を製造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２００１９１２Ａ１号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１１  １２１  ５４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、可能な限りの水および氷をはじく表面の製造を行う、金属的基板の表面を処理するための改良された、代わりの方法を提案することである。その方法は、大規模において好ましくは確実にそして経済的に可能でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、独立請求項１の特徴を有する方法によって対処される。有利な実施形態およびさらなる改良は、下位請求項および以下の説明から集められることができる。
【００１２】
金属的基板上の水および氷をはじく表面を製造する方法は、ａ）金属的基板を提供するステップ、ｂ）前記金属的基板を研磨する（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）ステップ、ｃ）前記金属的基板の少なくとも一部を電解質溶液と接触させるステップ、ｄ）前記基板表面上にナノ多孔質層を生じさせるためにステップｃ）の前記金属的基板を陽極酸化させるステップ、および、ｅ）前記ナノ多孔質層上に疎水コーティングを塗布するステップ、を含む。
【００１３】
研磨は、非常に滑らかな金属的表面を生じさせるのに役立つ。そこでは、基板表面のマクロ構造的なおよびミクロ構造的な範囲におけるほとんどすべての欠陥が取り除かれて、基板表面は輝く。好ましくは、研摩するステップは、鏡面研磨として実現される。そこでは、基板表面は、強烈な鏡面仕上げ／光沢を得る。研磨を通じて、氷への水および水滴の氷結が、マクロ構造的なおよびミクロ構造的な範囲において凹所または空洞に深く入りこむことができないことが確実にされる。したがって、氷の累積のための基本的付着メカニズムの１つとしての基板表面上の氷の機械的固着は、完全に除去されてよい。研摩するステップの成功は、表面粗さを決定するための市販の利用可能な計器によって、粗さ測定を通じて実験的に証明されてよい。
【００１４】
研磨は、異なる適切な方法を通じて達成されてよい。それらの方法は、特に、次第により微細な研磨体を用いるサンダー掛けを通じて材料のその後の除去によって特徴づけられる。そしてそれは、固体担体（例えば布または紙）に最初は密接に結びつく。研磨プロセスを終える最終ステップにおいて、液体で研磨する懸濁液が使用されてよい。懸濁液は、特に柔らかい布を用いる材料へと働く。
【００１５】
鏡面研磨プロセスにおいて例示的に約０．０２±０．００２μｍのノルム算術平均粗さＲａを有する所望の粗さを達成した後、基板は、例示的にサンダー掛けまたは研磨の残留物および／またはポリッシング懸濁液を取り除くために適したアルコールまたは他の流体によって、清掃されてよい。
【００１６】
氷の付着に関して、機械的固着の付着メカニズムの他にも、静電力による氷と固体の基板表面との間の引力は、２つの固体間の基本的付着メカニズムと考えられる。基板表面が疎水特性および、せいぜい超疎水特性を有するナノ構造から成るにつれて、静電引力は、かなり最小化されてよい。本発明による方法の文脈において、マクロ構造的なおよびミクロ構造的な欠陥を取り除いた後、電気化学的プロセスによって金属的基板表面上に定義済みナノ構造が生じることを、これは、意味する。
【００１７】
そのマクロ構造およびミクロ構造に関して鏡面研磨された基板表面を再び粗くする（氷の付着に負に影響する）ことなしに定義済みナノ構造を生産することは、陽極酸化ステップの基本的態様である。ナノ構造の作成は、基板表面の水との濡れ挙動にとって特に重要である。キャシー−バクスターの濡れモデルによれば、水滴および氷に凍りついている水滴は、それぞれ、水の表面張力に起因して、表面に作成されるナノ構造に深く入りこむことができない。水滴は、それぞれ、９０°を越える（疎水性）および１５０°を越える（超疎水性）接触角を有する疎水性のおよびせいぜい超疎水性の表面挙動と考えられるべき、表面の表層ピークおよびナノ細孔上に、むしろある。
【００１８】
陽極酸化プロセスを終えた後に、粗さは、実験的に検証されなければならない。たとえば、ノルム算術平均粗さ値Ｒａは、０．０２〜１．５μｍの範囲、特に０．１μｍ未満になければならない。
【００１９】
その後、最後のプロセスステップにおいて、化学溶液を用いて基板表面上に作成されるナノ構造の濡れは、実行される。そしてそれは、表面を疎水性にすることを目指す。塗布は、ディップ・コーティングプロセスを通じて実行されてよい。疎水性溶液（例えばフルーア・シランまたはフルーア・ポリエーテル）と陽極酸化プロセスを通じて生じるナノ構造の酸化コーティングとの間の化学反応に起因して、超疎水表面は、つくられる。このプロセスを通じて生じる接触角（水）は、１５０〜１６３°の範囲にある。
【００２０】
要約すると、本発明による方法は、ナノスコピック・スケールだけで表面を粗くすることを創造する。そこでは、マイクロスコピック・スケールでの表面粗さは変えられなくて、まだ非常に滑らかである。疎水性コーティングと組み合わされるナノ構造の低い細孔寸法（好ましくは１００ナノメートル未満。特に、１０〜４０ナノメートルの間）は、水の表面張力に起因して基板表面上の水滴の浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）を防止する。そうすると、氷の付着はかなり減少する。結果的に、金属的基板の表面のこの処理を通じて、金属的基板の着氷は、かなり防止されてよい。航空機（この方法が実行される）の機上の除氷装置用にまたは氷結防止装置用に使用するエネルギーは、本発明により処理される表面を備えていない航空機と比較して、かなり減少してもよい。
【００２１】
本発明の文脈において、金属から完全に成る、またはその表面上に金属層を備える、あらゆる基板は、「金属的基板」と考えられてよい。用語「金属」および「金属的」は、純金属に必ずしも関するというわけではなくて、金属および金属合金の混合物を含んでもよい。
【００２２】
本発明による方法は、金属的基板に適用されてよい。金属的基板は、適用の範囲がそれに制限されない場合であっても、アルミニウムを含む。好ましくは、本発明による方法は、金属的基板に適用される。そしてそれは、アルミニウムを含む。あるいは、金属的基板は、アルミニウム合金を含む。
【００２３】
有利な実施形態では、金属的基板は、アルミニウム合金である。そこでは、合金は、好ましくは加えて、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｌｉから成る群から選択される少なくとも１つのさらなる金属を含む。この種のアルミニウム合金は、航空機のための流れ面を製造するために好ましくは適している。例示的に、このアルミニウム合金は、リチウム、マグネシウムおよびシリコンを加えて含んでよい。
【００２４】
好ましい実施形態では、合金中のアルミニウムの量は、合金の全重量に関して、少なくとも８０重量パーセント、例示的に８０〜９８重量パーセントを含んでよい。
【００２５】
陽極酸化のために使用する電解質溶液は、少なくとも１つの酸を特に都合よく含む。そこでは、電解質溶液は、もちろん、酸の混合物として実現されてもよい。例示的に、電解質溶液は、少なくとも１つの鉱酸（例えばリン酸および／または硫酸）を含んでよい。電解質溶液は、特にリン酸および硫酸の混合物から成ってよい。そして、リン酸対硫酸の混合比は、８：１〜１：８の範囲、好ましくは３：２を含んでよい。あるいは、電解質溶液は、少なくとも１つの有機酸（例えばシュウ酸）を含んでよい。
【００２６】
加えて、電解質溶液は、異なる塩類を有する水溶液に基づいてもよい。特に、そこに含まれる塩類、特に好ましくはフッ化物を含む塩類を有する水性電解質溶液を使用することは、考えられる。有利な実施形態では、電解質溶液は、少なくとも１つの塩、特に少なくとも１つのアンモニウム塩の水溶液を含む。
【００２７】
特に都合よく、すなわち陽極酸化の直前に、金属的基板の表面は、研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）後に前処理される。実施形態では、基板表面は、アルカリ性の非腐食性清浄浴において脱脂される。その後、鏡面仕上げを確実にするために、１〜２０分の期間、特に２〜５分の間、基板表面は、瞬間的に酸洗液に浸漬されてよい。好ましい実施形態では、酸洗液は、異なる酸または浸出からの混合物によって、特に硝酸、フッ化水素酸および水からの混合物を用いて実現されてよい。
【００２８】
加えて、基板表面は、特定の以前のプロセスステップの間と同様に陽極酸化ステップに続いて完全に鉱物質を除去された純水によって清掃されてよい。
【００２９】
特に有利な実施形態によれば、基板表面のための疎水コーティングは、基板表面が接触をもたらされる溶液によって生じる。これは、一般の塗布プロセス（例えば浸漬、遠心分離、フローコーティング、ブラッシングまたは吹付け）によって実行されてよい。その後清掃のためのイソプロピルアルコールを使用するために、それぞれ、０．５〜２０分間、そして特に３〜８分間、基板表面を溶液に浸漬することは、提案される。例示的に３０〜９０℃、そして特に５０〜７０℃のわずかに高い温度でその後基板表面を熟成させるために、両方の塗布／洗浄ステップは、何回も、好ましくは２回、実行されてよい。
【００３０】
「疎水コーティング」または「疎水化コーティング」は、コーティングとして解釈されるべきである。そしてそれは、ナノ構造表面と組み合わされて、水をはじく特性ならびに水に対する１５０〜１６３°の範囲の接触角を作成する。超疎水材料と液体との間の反発作用に起因して、小さい接触面を有する液滴が発生する。そしてそれらは、それぞれ、表面を容易に走るかまたは表面から転がり去る。加えて、この種のコーティングは、空気中のまたは雨水中のほこりおよびガス・パーツ（例えば、それぞれ、ＳＯ２、ＮＯｘ、塩類および吸湿性塵、または塩化物、硫化物、硫酸塩または酸および昆虫の残留物）をはね返す。超疎水性の基板表面と汚染との間の小さい接触面によって、付着は、妨げられる。全体で、水および氷をはじく他に、金属的基板は、汚染を減らすこともできる。
【００３１】
本発明は、本発明による方法を通じて設けられる水および氷をはじくコーティングを有する金属的基板にも関する。水および氷をはじくコーティングを有する金属的基板の表面が１５０°を越える（超疎水性）の水接触角を含むことは好ましい。
【００３２】
本発明による方法を通じて設けられる超疎水コーティングを有する金属的基板は、特に航空機（例えば飛行機およびヘリコプター）において展開されてよい。超疎水コーティングおよび自己清掃特性を有する本金属的基板は、地上車両、鉄道車両または船舶において展開されてもよい。
【００３３】
本発明は、さらに、航空機上の着氷からの保護のための超疎水コーティングを有する金属的基板の使用に関する。
【００３４】
方法の実施形態は、方法ならびに使用によって入手できる金属的基板にもあてはまる。そして、逆もまた同じである。
【００３５】
にもかかわらず、航空機の着氷からの保護のための（超）疎水コーティングを有する金属的基板の使用は、氷の累積を防止（「氷結防止」システム）するための、または、累積した氷を除去（「除氷」システム）するための能動的デバイスが一般の作動原理に基づいて展開されることを排除しない。上記のように金属的基板の表面を処理することによって、氷結防止または除氷システムの一次エネルギーの要件を減らすことに、本発明による方法の一態様がある。例示的に、金属的基板が流れボディの前縁である場合に、金属的基板を加熱するかまたはわずかに変形させるためのデバイスは、前縁の内部において、例示的に電熱的なおよび／または電子機械的な氷結防止または除氷システムの形で、集積されてよい。
【００３６】
本発明は、したがって、航空機のハイブリッド除氷システムに関してもよい。そしてそれは、受動的コンポーネントとして前述したような表面コーティングを有する金属的基板ならびに少なくとも１つの能動的除氷デバイスを含む。特に好ましくは、少なくとも１つの能動的除氷デバイスは、氷の累積を防止するための、または累積した氷を除去するための電熱的除氷装置、および、累積した氷を機械的に除去するための機械的除氷装置を含む。この種の除氷装置は、欧州特許出願ＥＰ  １３  ００５  ３４２から達成できる。
【００３７】
ハイブリッド除氷システムの能動的に働くそして例えば周期的に操作可能なコンポーネント（そのコンポーネントは、非常に少量のエネルギーを消費する）として、電子機械的サブシステムが考えられる。そしてそれは、累積した氷を除去するために、単に金属的基板のわずかな変形を実行するだけである。減少した付着力に起因して、このための力の要求は、先行技術の除氷装置と比較して明らかにより小さい。
【００３８】
陽極酸化プロセスのパラメータの細密調整は、実験を通じて確認されてよい。このプロセスにおいて生じる水および氷をはじく表面コーティングの氷の付着の特性は、電気力学的な永久磁石オシレータによる動的試験を通じて実行されてよい。振動試験の実行のために、水および氷をはじくコーティングを有する表面を有する定義済みのサイズのサンプルは、プローブを使用する航空機の飛行のための関連した現実的な氷結条件の下で、着氷風洞に入れられる。それから、凍ったサンプルは、低温室内においてオシレータに固定される。そして、サンプルの第１の共振周波数付近の振動が励起される。サンプルの側部（それは氷の反対側にある）に接着される歪計を通じて、振動励起中、サンプルの歪みは、継続的に検出される。氷層の除去は、歪みの振幅における突然のステップによって決定されてよい。そしてそれは、サンプルからの氷の部分的なまたは完全な除去に起因して、金属および氷のサンプル・コンポジットの剛性の変化から生じる。
【００３９】
接触角を測定する他に、水および氷をはじく特性の確認において、表面粗さＲａを決定することは、さらに重要である。したがって、陽極酸化のための不利なプロセス・パラメータが選択されることは、防止されてよい。そしてそれは、前に磨かれた表面がマクロスコピック・スケールで粗くなることに至る。
【００４０】
以下において、例示的実施形態は、添付図を参照して述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、鏡面研磨したボディである。
【図２】図２は、鏡面研磨して、陽極処理したボディである。
【図３−１】図３−１は、ナノ構造スケールでのボディの表面の画像である。
【図３−２】図３−２は、ナノ構造スケールでのボディの表面の画像である。
【図４】図４は、キャシー−バクスターの濡れモデルである。
【図５】図５は、鏡面研磨した前縁を有する第２のサンプルボディである。
【図６】図６は、鏡面研磨して、陽極処理した、疎水性前縁を有する第２のサンプルボディである。
【図７】図７は、ハイブリッド除氷システムを有する流れボディの前縁である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
初めに金属的基板上の水および氷をはじくコーティングを生じるために、被覆されるボディは、非メッキのアルミニウム合金２０２４−Ｔ３から提供される。そしてそれは、図１に示される。方法を確認するために、例示的に、１．６ｍｍの厚みを有する平坦なサンプルボディが使用され、それはミクロ構造スケールで明らかな最初の表面トポロジを有する。
【００４３】
最初に、ボディは鏡面研磨される。そこにおいて、ボディは、次第により微細なサンドペーパーにより例示的に手動で扱われてよく、そしてその後、ビロードのディスク上のシリカ懸濁液（酸化物仕上げ懸濁液）で仕上げられる。その後、懸濁液および研摩残りは、アルカリ清浄剤によって表面から除去される。清浄剤（例えばアルコール）を高温（例えば６５℃）で数分間（例えば５分間）働かせることによって、清掃は、実行されてよい。
【００４４】
その後、ボディは、プロセス関連の汚染を取り除くために、そして再生可能な開始表面をつくるために、酸洗液に漬けられてよい。図１に見られる鏡面仕上げは、ここで維持される。液漬けの後、ボディは、数分の長さにわたるリンスのような、完全に鉱物質を除去された水によって清掃される。
【００４５】
ナノ構造の作成は、陽極酸化を通してその後実行される。この目的のために、ボディは、電解液に浸漬されて、予め定められた温度および予め定められた陽極酸化電圧で陽極処理される。リン酸および硫酸からの混合物が用いられる場合、陽極酸化電圧は、５〜５０Ｖの範囲に、好ましくは１８Ｖと２２Ｖとの間にあってよく、温度は、２０〜４０℃の範囲に、好ましくは２２℃と２８℃との間にあってよい。結果として生じる表面（わずかにより艶消し面に見える）は、図２に示される。
【００４６】
その後、疎水化コーティング（例えばフルーア・シランまたはフルーア・ポリエーテル）を有するコーティングは、好ましくは浸漬プロセスを通して行われる。
【００４７】
ナノメートルスケールの表面構造は、そこから結果としてなる、異なる解像度を有する走査電子顕微鏡写真によって作られる２枚の画像の形の図３に示される。
【００４８】
水をはじく特性は、図４に示される接触角θＣＢの測定を通じて決定されてよい。ここで、基板２は示される。そしてそれは、その上に水滴６が静止する多孔面４を含む。接触角θＣＢは、水滴６と水滴６用の接触面としての表面４との間の角度である。接触角は、液体を用いて固体を濡らす能力のための手段である。
【００４９】
接触角θＣＢは、静的接触角である。加えて、動的接触角は測定されてよい。そしてそれは、特に前進接触角（ＣＡＡ−ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ  ａｄｖａｎｃｉｎｇ）および後退接触角（ＣＡＲ−ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ  ｒｅｃｅｄｉｎｇ）に分けられる。液体と固体との間の前進接触角は、濡れプロセスの間、接触角であるとみなされる。その類似において、後退接触角は、非濡れの間、測定されるべきである。
【００５０】
氷の付着を参照すると、特にヒステリシスは、表面の濡れ挙動の重要な基準である。これは、前進接触角と後退接触角との違いとして算出される。下で説明される陽極酸化パラメータおよびナノ構造上に塗布される過フルオロエーテル−コーティングのために、計測学的に証明可能な１６０．６±０．５９°の前進接触角および１５８．１±０．１４°の後退接触角そしてしたがって２．５°のヒステリシスは、実現されることができる。
【００５１】
水および氷をはじく特性を評価するために、矩形の断面を有する平坦なサンプルボディ（そのサンプルボディは、前述の方法ステップ（ａ）〜（ｃ）によってできた）は、前述の振動試験を用いて検討される。
【００５２】
この文脈において、水および氷をはじく、表面コーティングされたアルミニウムベース基板上に、界面における氷が０．００８±０．００１ＭＰａの付着力を有することを発見されることができた。その一方で、単に鏡面研磨されたアルミニウムサンプル上に、氷は０．０１８±０．００１ＭＰａの付着力を有する。このように、陽極酸化および表面コーティングを通じて、５０％以上の界面における氷の付着の減少が達成される。
【００５３】
さらに、電解質溶液（すなわちリン酸および硫酸の混合物）として特にリンを含む硫酸（この場合３：２の硫酸対リン酸の混合比から成る）を使用する場合、粗さは、陽極酸化電圧および電解質溶液の温度の変化を通じて影響されてよい。異なる電解質温度および異なる陽極酸化電圧を有する４つの異なるサンプル（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）のための平均Ｒａ値がどのように変化するかが以下の表に示される。
【００５４】
【表１】
2017510717.tif 000002
【００５５】
サンプル（ａ）は、最も低いＲａ値（０．０２μｍ±０．００２μｍ）を占める。比較として、接触角ヒステリシス（ＣＡＨ（「ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ  ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ」）として参照される）は、１５．２°で最大である。前進接触角（ＣＡＡ）は、１５１．５°±１．２１°であり、後退接触角（ＣＡＲ）は、１３６．３°±１．４８°である。サンプル（ａ）は、２０℃の電解質溶液の温度で１８Ｖの電圧で陽極処理された。
【００５６】
陽極酸化電圧は、サンプル（ｂ）および（ｃ）のために維持される。その一方で、サンプル（ｄ）は、２２Ｖの陽極酸化電圧で処理された。（ｂ）および（ｄ）での電解質温度は、２６℃で同じであり、サンプル（ｃ）は、３０℃の電解質温度で処理された。結果として生じる接触角、ヒステリシスおよび粗さの値は、上記の表から集められることができる。
【００５７】
この検討から、１６０．６°±０．５９°の接触角、１５８．１°±０．１４°の後退接触角および、結果的に２．５°のヒステリシスに起因して、サンプル（ｂ）が最善の氷をはじく挙動を有することが分かってよい。これは、ナノ細孔の低密度に起因する。陽極酸化プロセスにおいて電解質溶液の温度を上昇させることによって、ナノ細孔の密度が増加するように表面形態は影響され、そして、孔自体は大きくなりすぎる傾向がある。
【００５８】
図５および図６には、代わりのサンプルボディが示される。図５および図６に示すサンプルボディは、着氷にさらされる表面領域において部分的に表面処理されるだけであり、および、翼形の一方と類似している断面から成り、そして実質的に中空の前縁から成る。図５は、鏡面研磨された前縁を示す。その一方で、図６は、鏡面研磨されて、および陽極処理された前縁を示す。
【００５９】
図７は、それぞれ、航空機または図６からのサンプルボディの流れ面の前縁１２における電熱除氷装置８および２つの機械式除氷装置１０の統合を示す。除氷装置８および１０ならびに前縁１２の有利な表面コーティングは、これにより、ハイブリッド除氷システムを提供する。前縁１２の氷および水をはじく表面コーティングによって、氷の累積（ａｃｃｒｅｔｉｏｎ）は、未処理の前縁１２と比較して大幅に減少してよい。そうすると、除氷装置８および１０の一次エネルギーの要件は、減少することができる。
【００６０】
先に検討されたパラメータから、当業者は、適切な電解質溶液を選択した後の、そして、対処可能な値の範囲におけるプロセス・パラメータの変化を通じて、金属的基板の、特に流れ面の前縁のための、表面形態のための理想的な結果を達成するための参照を結果的に得る。これにより、例えばハイブリッド除氷システムにおいて、氷を除去するために必要な一次エネルギーにとっての結論は、得られうる。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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