[发明专利]一种抗腐蚀TiO2-ZrO2涂层的液相沉积制备方法及含有该涂层的防腐蚀金属

说明书

本发明公开一种抗腐蚀TiO₂‑ZrO₂涂层的液相沉积制备方法，以（NH₄）₂TiF_6、H₃BO₃、Zr(SO₄)₂和(NH₄)₂S₂O₈为原料，先通过液相沉积法将金属于20~80℃水浴条件下沉积5~48 h，再将沉积处理后的金属用蒸馏水清洗并晾干后，放入高温马弗炉中升温至400~800℃保温煅烧1‑5小时，在金属表面制得所述TiO₂‑ZrO₂涂层。经测试，本发明制得的具有TiO₂‑ZrO₂涂层与未经处理的不锈钢相比，在地热水溶液中的极化曲线的腐蚀电流密度下降约1个数量级，不锈钢极化电阻提高15‑23倍，年腐蚀速率提高80‑90%，取得了良好的防腐效果。

技术领域

本发明属于金属涂层技术领域，具体涉及一种抗腐蚀TiO₂-ZrO₂涂层的液相沉积制备方法及含有该涂层的防腐蚀金属。

背景技术

由于地热水中存在大量腐蚀性成分，使地热能利用过程中的设备和管道表面易于发生电化学腐蚀，从而一直阻碍着地热能的高效利用。地热水利用系统中常用的防腐措施有:（1）向地热水中加入除氧剂和缓蚀剂，但存在相关设备投资较大，工艺复杂的问题，同时注入量较大，造成环境污染，且不利于地热水的回灌。（2）将地热系统中采用的设备和管线均采用耐腐蚀材料，如钛合金等，但其价格昂贵，不易实现。相比之下廉价易得的金属如不锈钢是一种较好的替代材质，而地热水中存在的腐蚀组分如溶解氧、Cl^-和硫化物等极易使不锈钢等金属材料发生腐蚀，这一问题限制了其他金属作为替代材质的使用，如果能在金属表面制备一个防腐涂层，将会大大减少金属的腐蚀情况。

现有技术有采用液相沉积法制备TiO₂涂层的记载，如中国专利ZL200710060653.9 报道了在紫铜基底上采用液相沉积法制备纳米厚度的二氧化钛薄膜的方法，但该专利中预处理紫铜基底时，使用的是手工抛光方法，难以大规模生产应用，且由于紫铜不耐高温烧结，涂层烧结温度较低。曾振鸥等( 曾振鸥，肖正伟，赵国鹏. 现代涂层技术，2007 ：45-51) 使用液相沉积法在304不锈钢上制备了二氧化钛涂层。中国专利CN101760737A使用液相沉积法在不锈钢基底上制备出了纳米二氧化钛涂层，发现该涂层具有强化传热和防垢性能，但该涂层的防腐性能有待提高。

另有关于液相沉积法制备ZrO₂的相关专利，CN 104359859 A报道了通过液相沉积在长周期光纤光栅表面快速可控制备合适厚度的二氧化锆或五氧化二钽纳米薄膜，提高检测灵敏性。Lin Jain-Ming等（Jian-ming Lin, Ming-chi Hsu, Kuan-Zong fung, Jounralof Power Sources, 159(2006) 49-54）在硅片使用液相沉积法制备出了ZrO₂薄膜，但未探讨ZrO₂涂层的防腐性能。