[發明專利]一種在基體表面制備氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的方法

在審

• 申請號: 202111484140.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114231883A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 胡凌越;石鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/10;C23C4/02
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 馬麗娜

本發明公開了一種在基體表面制備氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的方法，包括如下步驟：提供粗糙的清潔基體表面；提供氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末，其中，氧化鈰粉末占氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末總體積的60％?80％；利用大氣等離子噴涂法將半熔化的氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末噴涂在150～350℃的清潔基體表面，得到氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層。本發明利用大氣等離子噴涂法在基體表面制備出表面具有類似荷葉的雙尺度粗糙度結構的氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層，該氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層不但具有較高的機械性能，其具備一定的自清潔能力。

技術領域

本發明涉及疏水涂層領域，尤其是涉及一種在基體表面制備氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的方法。

背景技術

疏水材料由于其優異的性能廣泛應用于生活和生產的各個領域。如仿造荷葉結構制造的各種自清潔表面，帶有自清潔效應的墻面可以減少人工維護成本；又比如仿造壁虎腳節奏制造的微流體傳輸儀，在微流體的傳輸中可以減少損失；另外由于接觸面積的減小，表面的抗腐蝕性能和防霧、防冰性能也得到了提升。因此，不管是工業生產還是家庭生活領域，疏水材料都有著廣泛的應用。

目前的常規方法均使用了聚四氟乙烯、氟硅烷、硬脂酸這類有機物來降低表面能以達到疏水的目的。但這類有機物往往面臨著不少問題，如在高溫(300℃)下失效、不耐摩擦、弱的機械性能等，因而限制了使用場景。

和有機材料相比，無機材料往往具有更優秀的耐高溫、機械性能。但是無機材料往往本征是親水的，如氧化鋁。據報道，稀土氧化物材料由于其稀土元素的特殊結構：未填滿的4f軌道被填滿的5s2p6軌道屏蔽。這種結構減小了稀土元素原子與水形成氫鍵的能力，因而稀土氧化物表現出一定的疏水性能。在稀土氧化物中，氧化鈰由于其較為低廉的價格被選中研究的比較多。由于長期暴露在使用環境中，現有的氧化鈰涂層被油酸等污染物污染后會出現疏水特性減弱、甚至喪失等問題。

發明內容

為了解決氧化鈰涂層被油酸等污染物污染后會出現疏水特性減弱、甚至喪失等問題，本發明提供一種具有氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的產品以及在基體表面制備氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的方法。

本發明提供的技術方案具體如下：

第一方面，本發明提供一種在基體表面制備氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的方法，包括如下步驟：

提供粗糙的清潔基體表面；

提供氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末，其中，氧化鈰粉末占氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末總體積的60％-80％；

利用大氣等離子噴涂法將半熔化的氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末噴涂在150～350℃的清潔基體表面，得到氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層。

本發明利用大氣等離子噴涂法將氧化鈰、黑色氧化鈦這兩種材料制備成具有類似荷葉結構表面的氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層，該氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層在可見光的照射下具備一定的自清潔能力，提高了涂層的疏水效能，且具有很高的機械性能，特別是耐摩擦性能。

進一步地，基體在150～350℃時不產生塑性變形；進一步地，基體為金屬基體或陶瓷基體。

進一步地，粗糙的清潔基體表面的表面粗糙度Ra為1～20μm。

進一步地，氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的表面粗糙度Ra為2.5～12μm。

優選地，氧化鈰粉末占氧化鈰粉末和黑色氧化鈦粉末總體積的80％；氧化鈰/黑色氧化鈦陶瓷涂層的厚度為200μm，表面粗糙度Ra為6μm。

進一步地，所提供的粗糙的清潔基體表面通過如下方式得到：對基體表面進行噴砂處理，采用粒徑為20～200目的Al₂O₃噴砂顆粒，設置噴砂壓力為0.3～0.7MPa。