[发明专利]一种深海环境耐腐蚀涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深海环境耐腐蚀涂层的制备方法，包括：持续通入惰性气体，在基体表面溅射得到铬基涂层，然后通入干燥气体，在基体表面形成铬/氮化铬涂层；在所述的铬/氮化铬涂层上溅射得到非晶碳层，在所述的铬/氮化铬涂层上溅射一层非晶碳/铬基涂层得到初始耐腐蚀涂层；将所述的初始耐腐蚀涂层加入溶液中超声清洗，擦拭，在0.1‑0.4MPa压力下，干燥气体冲洗，然后将干燥气体冲洗后的初始耐腐蚀涂层再次进行沉积；迭代沉积，在迭代后的耐腐蚀涂层上沉积一层非晶碳功能层得到深海环境耐腐蚀涂层。该制备方法制备的深海环境耐腐蚀涂层具有较好的海洋环境下抗腐蚀性能。

技术领域

本发明属于表面工程防护技术领域，具体涉及一种深海环境耐腐蚀涂层及其制备方法。

背景技术

海洋环境的特点是高盐、高压、低温、低粘度和高腐蚀性等。海洋工程装备面临着腐蚀、磨损、冲蚀、生物污损以及这些因素的协同作用等典型问题。海洋工程装备是海洋经济发展的基础，发展先进海洋工程装备和高技术船舶成为海洋开发的重点突破领域。船舶推进器轴承、潜艇浮力调节系统、水下机器人关节、海水液压系统柱塞泵、深海钻井升沉补偿装置等海工装备关键运动部件不仅面临严重海洋腐蚀环境，其工作时还面临高静水压、高盐腐蚀等苛刻环境，这使材料服役性能极易退化失效。

腐蚀和载荷交互作用是海洋工程装备磨损的典型问题，例如深海科研探索中应用最广泛的是水下航行器中的海水泵，它是航行器的核心装置之一。海水泵中存在多个摩擦副，如主轴和滑动轴承，柱塞与缸孔，滑靴与摩擦盘等。这几个摩擦副对于海水泵的机械效率，容积效率和寿命有着决定性作用。但是这些部件除了气蚀，生物污损和腐蚀等问题外，还存在摩擦副零部件之间的磨损以及海水环境的腐蚀-磨损作用。

传统的金属材料以及高分子涂料在深海环境下的耐腐蚀性能会显著降低.因此,亟待开发新型高性能耐蚀涂层，非晶碳涂层(又称类金刚石薄膜，Diamond-like Carbon，简称DLC)是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量、低摩擦因数、耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合用于工作在苛刻条件下的耐磨涂层，由于非晶碳基涂层具有高硬度、优异耐摩擦腐蚀性在航空航天、汽车工业、海工装备等领域，特别作为海工装备关键运动部件的防护涂层具有广阔的应用前景。

非晶碳基涂层的耐腐蚀性能与涂层的致密性密切相关。非晶碳基涂层在海水中具有足够的化学惰性，但涂层中仍然还有许多固有的生长缺陷，通常，采用物理气相沉积(Physical vapor deposition，PVD)制备的非晶碳基涂层在沉积过程中不可避免存在生长缺陷，包括节瘤缺陷、针孔缺陷以及贯穿型缺陷等等。其中贯穿型缺陷是由于沉积过程中颗粒脱落导致，缺陷处直接暴露基体，腐蚀性电解质渗透到基体，缺陷处发生阳极反应，出现局部腐蚀，对涂层在海洋环境下抗腐蚀性能影响最大。

发明内容

本发明提供一种深海环境耐腐蚀涂层的制备方法，该制备方法制备的深海环境耐腐蚀涂层表面具有较少的贯穿型缺陷，从而具有较好的海洋环境下抗腐蚀性能。

一种深海环境耐腐蚀涂层的制备方法，包括：

(1)持续通入惰性气体，以铬基靶材为溅射靶材，采用直流溅射技术，在基体表面溅射得到铬基涂层，然后通入干燥气体，在基体表面形成铬/氮化铬涂层；

(2)关闭所述的铬基溅射靶材，打开石墨溅射靶材，在所述的铬/氮化铬涂层上溅射得到非晶碳层，关闭石墨溅射靶材，打开铬基溅射靶材，在所述的铬/氮化铬涂层上溅射一层非晶碳/铬基涂层得到初始耐腐蚀涂层；

(3)将所述的初始耐腐蚀涂层加入有机溶液中超声清洗，擦拭，在 0.1-0.4MPa压力下，干燥气体冲洗，然后将干燥气体冲洗后的初始耐腐蚀涂层再次通过步骤(2)进行沉积；

(4)迭代步骤(2)、(3)，关闭铬基溅射靶材，打开石墨溅射靶材，在迭代后的耐腐蚀涂层上沉积一层非晶碳功能层得到深海环境耐腐蚀涂层。