[发明专利]一种不锈钢抗高温氧化和耐海水腐蚀Na2SiO3/Al2O3复合涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不锈钢上利用浸渍提拉的方法快速制备Na₂SiO₃/Al₂O₃复合涂层的方法，属于不锈钢耐高温氧化和抗海水腐蚀等领域。

背景技术

由于不锈钢具有相对成本低，易加工，良好的机械用途和抗腐蚀性，其在化学工程、生物医学、建筑领域和航空航天等领域有很重要的应用。不锈钢的耐腐蚀能力来自于其表面形成了一层柔软连续的Cr₂O₃膜，将不锈钢与外界腐蚀相隔开。虽然不锈钢的耐腐蚀能力通过表面Cr₂O₃膜有所提高，但当其暴露于高温环境和海水溶液中时，不锈钢仍然会受到腐蚀并造成其结构损坏从而造成巨大的经济损失。

Al₂O₃作为最有代表性的陶瓷涂层，是一种经济、耐热、化学耐用材料，在高温催化剂载体，金属纳米粒子基底，高温或海洋环境下不锈钢保护涂层等方面有非常广泛的应用。Al₂O₃涂层有很多种制备方法，溶胶凝胶法是其中最简单最经济的方法。由于Al₂O₃的气孔可以使氧气或水介质渗透，因此限制了Al₂O₃陶瓷涂层材料的应用。同单一相陶瓷材料相比，复合物涂层如：金属-陶瓷涂层、陶瓷-陶瓷涂层和玻璃-陶瓷涂层，有着更好的微观结构和机械性能，能起更好的保护作用。

硅酸类玻璃材料如硅酸铝，硅酸镁，硼硅酸等对不锈钢的抗腐蚀具有保护作用，硅酸钠水玻璃也用来保护锌，钛，铝合金等，但尚未有硅酸钠水玻璃作为不锈钢的保护层。

专利CN 105084762 A公开了一种用于不锈钢和耐热钢的高温抗热震和抗热腐蚀的涂层及其制备方法，在不锈钢和耐热钢基体表面烧制了一层微晶玻璃涂层。然而该方法需要的原料种类繁多，操作复杂，且微晶玻璃原料需要经过破碎、干燥、球磨等多种工序处理，费时耗力。

专利CN 101265372 A公开了一种不锈钢高温抗氧化涂料及其应用。利用无机矿粉、无机粘结剂、悬浮剂等多种物质，高温涂覆在不锈钢基体上再经高温热处理得到涂层。然而该方法不仅所需原料多，操作困难性大，还不能提升不锈钢 的耐腐蚀能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢抗高温氧化和耐海水腐蚀Na₂SiO₃/Al₂O₃复合涂层制备方法。

本发明解决上述技术问题提供了一种不锈钢表面复合物涂层的制备方法。

本发明采用勃姆石为前驱体，用浸渍提拉和热处理等在不锈钢基底上制备Al₂O₃涂层，再将所得基片浸泡于硅酸钠溶液浸渍提拉，干燥后，高温烧结，制得Na₂SiO₃/Al₂O₃复合涂层。

不锈钢抗高温氧化和耐海水腐蚀Na₂SiO₃/Al₂O₃复合涂层制备方法具体制备方法步骤为：

步骤a)将不锈钢基底表面清洗；

步骤b)将勃姆石与去离子水按质量比以1:10混合，将不锈钢基底浸泡在勃姆石胶体中，以1cm/min～6cm/min的速度浸渍提拉，在60℃下干燥30min后以5℃/min在保护气氛下加热到550℃，保温2h后自然冷却，制得多孔γ-Al₂O₃涂层；

步骤c)将硅酸钠与去离子水按质量比以1:100～1:4混合，将步骤b)所得的不锈钢片浸入在此溶液中0.5h～2h，通过浸渍提拉法以1cm/min～6cm/min的速度提拉，在60℃下干燥30min后以5℃/min在保护气氛下加热到450～550℃，保温30min后自然冷却，制得Na₂SiO₃/Al₂O₃复合涂层。

优选的，步骤a)中将勃姆石与去离子水按质量比以1:10混合。

优选的，步骤a)中不锈钢基底为304，304L，316或316L的不锈钢。

优选的，步骤b)、步骤c)中采用的保护气体为氮气或者氩气。