[發明專利]一種基于不銹鋼的耐蝕防污薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811385890.7
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109487213A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 崔洪芝;孫康;宋曉杰;田碩碩;宋強;王維國
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種基于不銹鋼的耐蝕防污薄膜及其制備方法，它是在預處理的不銹鋼工件上通過磁控濺射處理，采用至少包含有兩種耐腐蝕金屬元素的材質作為靶材，直接制備出非晶相和納米晶相均勻共存的非晶納米晶復合涂層；之后再進行退火，制得0.5～2um厚的非晶納米晶復合薄膜；復合薄膜的自腐蝕電流為103nA·cm^?2?2.66nA·cm^?2，接觸角90～100°。本發明制備的非晶納米晶復合涂層具有優異的疏水性能和抗污損性能，該涂層可用做海工裝備、核反應堆結構材料和化工零件的保護涂層，為不銹鋼工件在惡劣海洋環境下的應用開辟了途徑。

技術領域

本發明屬于材料表面處理領域，涉及一種提高不銹鋼耐蝕、疏水防污損性能的方法，具體地講是一種利用磁控濺射處理方法，在不銹鋼表面獲得Al-Ti、Ni-Cr或Ni-Cr-Zr等復合的非晶納米晶薄膜，再通過熱處理工藝，獲得Al-Ti、N-iCr或Ni-Cr-Zr復合氧化物的非晶以及納米晶薄膜的方法，在提高不銹鋼耐蝕性基礎上，增強薄膜的疏水防污損性能的技術，特別適應用于在海水環境下使用的不銹鋼工件的表面強化。

背景技術

不銹鋼材料具有良好的耐蝕性，較高的剛度和承載能力、良好的加工性能和可焊性等，因此廣泛使用于食品、醫療、化工等行業。但在侵蝕性嚴重的海洋性環境中，其耐腐蝕性和疏水防污損性能不盡人意。近年來，對于提高不銹鋼耐腐蝕、疏水防污損性能的問題，開展了大量的研究，開發了一系列的表面強化技術。比如

中國專利申請號：201711205732.4，公布了一種在不銹鋼表面的新穎過渡層上制備金剛石薄膜的方法，利用化學氣相沉積方法制得了具有連續、附著力良好的金剛石薄膜，提高耐磨性。

中國專利申請號：201810325403.1，公開了一種不銹鋼基底金屬有機骨架薄膜材料的制備方法，利用層層自組裝方法，在不銹鋼材料表面實施晶體原位生長，得到晶粒大小均一、晶面分明、附著力強的銅基MOFs薄膜材料，該方法操作簡單、方便、耗能低、效果好，有利于工業生產和工程應用。

中國專利申請號：201810435633.3，公開了一種帶有彩色TiN涂層的不銹鋼刀具制備方法，利用磁控濺射方法得到的TiN膜厚度達到2μm，呈彩虹色。

中國專利申請號：201510527327.9,公開了一種不銹鋼基底仿生超疏水石墨烯薄膜的制備方法，通過電鍍Ni和化學氣相沉積復合方法，獲得具有超疏水微觀結構的仿生石墨烯薄膜，能夠提高不銹鋼的力學性能如耐磨性、硬度等，以及提高耐蝕性；低表面能石墨烯薄膜的沉積，使具有微納米分級結構的不銹鋼表面具有超疏水特性，廣泛應用于對耐磨性、耐蝕性要求更加苛刻的領域。

中國專利申請號：200810142996.4公開了一種在不銹鋼上制備薄膜的方法，利用磁控濺射氣相沉積技術，結合有機分子(十八烯)表面修飾，獲得類金剛石/有機薄膜復合結構涂層，該方法容易操作，制備的薄膜均勻，薄膜具有優良的摩擦磨損特性。

中國專利申請號：201410468213.7，公開了一種利用磁控濺射方法在不銹鋼手術器械表面制備Cr/CrN/Cu-TiN薄膜，增加了抗黏抗菌性。

中國專利申請號：200810142999.8，公開了一種在不銹鋼基底上利用磁控濺射方法沉積硼碳氮薄膜，提高耐磨性能。

上述專利雖然對不銹鋼進行了表面強化，大大延長了在特定領域的使用壽命，但是針對海洋環境下腐蝕嚴重的場合，缺乏有效的同時提高耐腐蝕、疏水防污損性能的表面涂層以及制備方法，導致不銹鋼工件壽命不能滿足使用要求。

發明內容

為了解決了不銹鋼工件在惡劣海洋環境下的腐蝕、污損問題，本發明提供一種提高不銹鋼工件的耐腐蝕、疏水防污損性能的非晶納米晶薄膜，以及薄膜制備的方法。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：