[发明专利]一种等离子喷涂陶瓷涂层用有机-无机杂化封孔剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种等离子喷涂陶瓷涂层用有机‑无机杂化封孔剂，包括前驱体A、甲基硅树脂成膜剂B、无水乙醇、氨水和去离子水，所述前驱体A包括正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷，其摩尔量配比为100：60~200，所述前驱体A、无水乙醇、氨水和去离子水的摩尔量配比为1：30~35：2~3：5~7，所述甲基硅树脂成膜剂B加入量占所述涂层用有机‑无机杂化封孔剂总质量的1~5%。本发明还公开了一种等离子喷涂陶瓷涂层用有机‑无机杂化封孔剂的制备方法，及所述封孔剂用于等离子喷涂陶瓷涂层的封孔处理。本发明封孔剂可对水环境下使用的等离子喷涂陶瓷涂层起到长效防护效果，且不影响陶瓷涂层的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及一种等离子喷涂陶瓷涂层用有机-无机杂化封孔剂、其制备方法及其应用，属于材料腐蚀与防护技术领域。

背景技术

等离子喷涂陶瓷涂层具有硬度高、耐磨性好等特点，广泛应用于航空、机械、矿山等领域。但等离子喷涂陶瓷涂层通常存在5%~8%的孔洞，无法借助工艺技术消除。在复杂腐蚀环境下，这些孔洞会作为腐蚀通道，使陶瓷涂层下的金属基体产生腐蚀。因此，必须通过后续处理，消除或封闭孔隙，避免金属基体与腐蚀性介质的直接接触。其中，借助封孔剂对涂层进行封孔处理，是提高含涂层工件耐腐蚀性能的常用技术。但在水环境条件下，涂层工件还会受到水生物在表面的吸附，严重影响工件的使用和效率，还会加速工件的局部腐蚀甚至导致其失效。而目前的常规封孔剂无法有效解决上述问题。

目前最常用的涂层封孔剂是有机封孔剂，具有封孔效果好、韧性好、强度高、耐腐蚀性好等优点。如文献（Jingjing Zhang, Zehua Wang, Pinghua Lin, etc. Effect ofsealing treatment on corrosion resistance of plasma-sprayed NiCrAl/Cr₂O₃-8wt.%TiO₂ Coating[J]. Journal of Thermal Technology. 2011. 20(3): 508-513）指出借助有机硅树脂对等离子喷涂Cr₂O₃-8wt.%TiO₂涂层进行封孔处理，盐雾腐蚀试验证明：未封孔涂层的腐蚀失重比有机硅树脂封孔涂层腐蚀失重高49倍。

目前常用的防水生物吸附材料主要是涂料型材料。如专利“一种防污涂料及其制备方法”（201410449421.2）中，涂料成分包括辣椒素、异噻唑啉酮、桉树提取物和海洋无脊椎动物提取物中的一种或几种，具有较低的表面能，使海洋生物在涂层表面不能附着。但对等离子喷涂陶瓷涂层而言，提高工件的耐磨性能是其主要作用。在磨损工况下，防生物吸附涂料极易迅速磨损脱落，无法对等离子喷涂陶瓷涂层表面起到防水生物吸附效果。

就等离子喷涂陶瓷涂层的封孔处理而言，如果封闭材料不仅具有优秀的封闭涂层孔隙效果，而且兼具提高涂层防水生物吸附功能，将大大减少工艺步骤，降低成本，且经封孔的涂层可对水环境下使用的工件起到长效防护效果，拓展涂层工件的所用范围。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种等离子喷涂陶瓷涂层用有机-无机杂化封孔剂、其制备方法及其应用，封孔剂中的有机组分甲基硅树脂作为成膜剂并满足涂层封孔需要，封孔剂中含二氧化硅无机组分的基团，由有机组分前驱体通过水解反应等过程获得，具有与陶瓷涂层成分接近、与有机组分化学相容性好、可有效调节涂层表面能和静态水接触角的特点。通过对封孔剂进行合理成分设计和工艺制备，构建微米-纳米结构提高封孔剂的疏水性，封孔涂层兼具防腐蚀和防水生物吸附功能，封孔效果与有机硅树脂的效果相当，封孔后涂层的电化学腐蚀电位与有机硅树脂封孔后的同类涂层相近，腐蚀电流明显小于有机硅树脂封孔同类涂层的腐蚀电流，防水生物吸附性能明显优于有机硅树脂封孔同类涂层。封孔剂可对水环境下使用的等离子喷涂陶瓷涂层起到长效防护效果。此外，封孔后的涂层经表面打磨除去多余的表层封孔剂，涂层耐腐蚀及防水生物吸附效果借助微孔中的封孔剂实现，不影响陶瓷涂层的耐磨性能。