一种超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115961230A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211628588.6C23C22/73(2006.01)(22)申请日2022.12.17(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人王建强马腾达张锁德孙文海杨柏俊(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002专利代理师于晓波(51)Int.Cl.C23C4/129(2016.01)C23C4/06(2016.01)C23C4/18(2006.01)C23F1/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种铁基非晶合金涂层超疏水表面构建及耐蚀性大幅提升方法，涉及表面工程技术领域。该方法包括：S1、通过HVAF技术获得铁基非晶涂层，S2、涂层表面化学刻蚀处理，S3、纳米TiO2颗粒与全氟癸基三乙基硅烷溶液的交联，S4、涂层表面改性修饰。该方法具有以下优势：(1)喷涂后的涂层具有适合制造超疏水表面的天然粗糙度；(2)表面处理工艺简单，效率高，成本低；(3)纳米颗粒与全氟癸基三乙基硅烷的复合，不仅实现超疏水表面纳米结构的构造和表面能的降低，而且具有填补非晶涂层在制备过程产生的孔隙缺陷；(4)该涂层具备良好的超疏水性和自清洁性，同时表现了显著突出的耐腐蚀性能。CN115961230ACN115961230A权利要求书1/1页1.一种超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)制备铁基非晶涂层：利用超音速火焰喷涂(HVAF)技术在预处理后的基材表面进行多道次喷涂制备具有微米级粗糙度的铁基非晶涂层；(2)涂层表面化学刻蚀处理：将步骤(1)制备的涂层在酸‑双氧水混合溶液中进行刻蚀，同时活化涂层表面，取出后，在无水乙醇中进行超声10min去除表面的残留液并进行真空干燥；(3)纳米TiO2与全氟癸基三乙基硅烷的交联：将50g纳米TiO2颗粒与浓度1wt.％的全氟癸基三乙基硅烷溶液(25ml)混合后，在超声作用下交联，获得疏水性聚合物的溶液；(4)涂层表面改性修饰：将经步骤(2)处理后的涂层浸没在步骤(3)所得疏水性聚合物溶液中，通过水浴锅加热进行低能改性处理(表面修饰)，再在真空干燥箱中干燥即获得所述超疏水耐蚀铁基非晶涂层。2.根据权利要求1所述的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述HVAF超音速火焰喷涂过程是将粒度范围18～53μm的铁基非晶合金粉体加热熔化并喷涂到基材或构件表面，其中，使用煤油作为燃料，氧气作为助燃剂，使用丙烷作为燃料气体，压缩空气作为助燃剂，使用氢气和氮气提高工艺的灵活性。3.根据权利要求2所述的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述HVAF超音速火焰喷涂工艺参数为：压缩空气压力75psi；助燃剂压力70psi；丙烷流量：130SLPM；氢气流量：30SLPM；氮气流量：30SLPM；送粉速率：8rpm；喷涂距离：200mm；冷却水流量：15L/min。4.根据权利要求1所述的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述酸‑双氧水混合溶液是由浓度为98wt.％硝酸、浓度30wt.％双氧水和去离子水按体积比5:2:15混合而成，刻蚀时间为5‑15min，刻蚀在静水态环境下进行。5.根据权利要求1所述的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述纳米TiO2颗粒的粒径为30‑50nm，全氟癸基三乙基硅烷溶液浓度1wt.％(按照纳米TiO2颗粒50g、全氟癸基三乙基硅烷溶液25ml进行混合，交联时间1h，交联反应温度35℃)。6.根据权利要求1所述的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，涂层在水浴锅中的表面修饰时间为90min，水浴温度100℃；真空干燥温度为100℃，干燥时间1h。7.一种利用权利要求1‑6任一所述方法制备的超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层。2CN115961230A说明书1/5页一种超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及表面工程技术领域，具体涉及一种超疏水耐蚀铁基非晶合金涂层及其制备方法。背景技术[0002]铁基非晶合金被认为是最具潜力的工程材料之一，因为它们具有超高的硬度和强度、出色的耐磨性以及在各种玻璃合金系统中的低材料成本。同时出色的耐腐蚀性使其成为各种侵蚀性环境下金属基体表面保护的合适候选材料，包括海洋和侵蚀腐蚀环境、锅炉、燃气轮机、核工业等环境。[0003]铁基非晶合金的高耐蚀性主要归因于以下三个方面：一是微观结构均匀性。非