[发明专利]一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，包括依次设置的不锈钢基底和耐蚀耐磨涂层，该耐蚀耐磨涂层包括通过电沉积结合Ni‑Cu/MC或Ni‑Cu/NS₂涂层，和热处理结合的PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层；MC为耐磨的碳化物，NS₂为耐磨硫化物；不锈钢基底的表面制备有孔径为50～80nm的纳米孔。该涂层结构达到良好的耐蚀耐磨性能，且不锈钢基底与涂层结合紧密；处理得到的不锈钢，不但表面平整，纳米孔的孔径较小，分布均匀，且不锈钢与复合涂层间的具有极强的结合力；本发明公开的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法，其制备方法成本较低，原料常见易得，制备操作过程简单，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技发展，人类进入海洋从事生产等活动日益增多，而传统的不锈钢等材料，在海水中容易发生化学腐蚀和电化学腐蚀，从而导致材料或者设备失效、损毁等灾难性事故。传统的贵金属涂层因涂覆成本高昂成为发展瓶颈。因此需要开发一种成本低廉，工艺简单，耐腐性能优异的涂层。

金属腐蚀按腐蚀特征分类可分为全面腐蚀局部腐蚀包括点腐蚀、斑形腐蚀、溃疡腐蚀，晶类间腐蚀等。根据腐蚀介质情况分类可分为两大类一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀。金属的腐蚀破坏一般具有以下两个特点：一是破坏总是从金属表面开始，然后或快或慢地向里面深入；二是在大多数场合下金属的腐蚀破坏与外形改变往往同时发生；腐蚀会影响金属设备使用过程的连续性和安全性。为此了解腐蚀机理，控制腐蚀速度，采取防腐蚀措施，是延长金属设备使用期限，扩大应用范围的重要手段。利用涂层隔离水、氧、酸、盐等腐蚀因子，阻碍其对金属的侵蚀，或者应用表面耐腐的涂层，利用涂层的本身阻抗较大，电子迁移困难的特性，来减少电化学腐蚀。因此，通过涂层对钢铁进行防腐，一个密闭的涂层系统提供一个惰性的屏蔽层保护钢铁表面，其涂料组分中的主要成膜物质与钢铁表面形成牢固的粘附力，达到涂层对钢铁表面的屏蔽效应和防腐保护效果。

基于塑料—金属一体化复合成型技术，在金属表面形成纳米孔洞后，通过一定压力，使塑料熔体进入金属表面纳米孔洞结构，形成一种微观机械互锁，极大地增强了塑料与金属的粘接强度。

不锈钢表面纳米孔洞结构制备有一定难度，导致不锈钢基体与塑料的一体化复合成型难度增大。现有的NMT技术使用到的金属基体大多是铝合金，在电子元器件上金属与塑料一体化复合成型应用广泛，但铝合金材料难以满足耐腐蚀性和强度方面的需求。

目前NMT技术使用到的不锈钢基体，一般不锈钢表面采用喷丸、喷砂等机械粗化方法，这些方法可以有效提高不锈钢表面的清洁度，但喷丸过程会产生大量的砂尘，无法有效清除，且产生的表面孔径较大，后续的复合涂层制备的附着力不够，涂层的持久性不够，性能达不到使用要求。

另外，对不锈钢表面进行蚀刻成孔洞结构主要采用激光方法，再与塑料进行一体化成型，但是激光处理后的不锈钢，表面易被烧蚀组织发生变化，影响其整体性能，得到的孔洞熔坑尺寸较大，四周平整不均一，与塑料结合后容易产生应力集中，持久和密封性较差。

经检索，现有技术中暂未发现利用NMT技术制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的报道。

发明内容

本发明针对上述现有技术的缺点，提供一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，将不锈钢表面制备有纳米孔，能有效地提高耐蚀耐磨涂层与不锈钢表面的结合，而涂层结构选择为多层结构，包括电沉积结合Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂涂层，和热处理结合的PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层，能使涂层结构达到良好的耐蚀耐磨性能，应用在耐蚀耐磨领域，使用广泛。