[发明专利]一种层状仿生耐磨耐蚀减摩涂层及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种层状仿生耐磨耐蚀减摩涂层及制备方法和应用，它是在预处理的钢铁基体上通过电沉积方法制备而来的具有纳米尺度的仿生层状结构，通过在电沉积溶液中，引入氧化石墨烯和碳量子点，使得纳米石墨烯片+碳点与Ni‑W共同沉积在钢基体上。制备得到的涂层具有耐蚀性、减摩性以及耐磨性，能层层阻隔腐蚀介质传输，对腐蚀介质围追堵截，从而提高耐蚀性。

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀涂层及制备方法，属于金属材料表面处理领域。具体来讲就是公开了一种利用电沉积方法获得仿生层状结构的耐蚀耐磨减摩涂层及制备方法。

背景技术

在海洋、石油、化工、煤炭、医疗卫生等领域，大量的关键零部件工作在严苛的腐蚀、磨损环境下，因为工件表面的防护涂层材料以及性能不合乎要求，而大大缩短了使用寿命，既带来安全隐患，也造成极大的材料浪费。

海洋各种贝类的壳体微观下具有层状结构，这种结构不仅具有防污、自清洁等作用，还具有流体减阻，耐磨、减摩、耐蚀等作用，自从上世纪80年代被科学界发现后，近几十年来仿生结构材料一直是人们关注和研究的热点，仿生耐蚀减摩涂层在现实生产生活中尤其是针对处于海洋环境下的金属材料具有广阔的应用前景。

中国专利申请号201010531596.X，公开了一种镁合金表面仿生疏水性涂层的制备方法，采用化学镀的方法在镁合金表面获得仿生疏水涂层，目的在于提高镀层的表面疏水性能，进而改善其耐蚀性。

中国专利申请号201710128167.X公开了一种激光与阳极氧化复合制备钛合金仿生涂层的方法，将激光预处理后的钛合金，放入阳极氧化液中，以不锈钢为阴极，获得具有仿生涂层的钛合金。该发明较传统阳极氧化方法，更易调整钛合金表面微观组织结构，而且把对环境的污染和对人体的危害降到最低，极大提高材料的生物活性、耐磨性和耐蚀性，提高植入体的使用寿命。

中国专利公开号CN104726907A公开了一种镍钨氧化石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法，将有着良好机械性能的氧化石墨烯引入到镀液中，并在电镀过程中有效的将GO沉积分散于Ni-W基质中。氧化石墨烯分散在Ni-W基质中有效降低了摩擦系数。通过在共沉积过程中有效的改变晶体成核与生长的竞争关系，改善了镀膜结构，使沉积膜层变得更加均匀、致密，削弱了晶间腐蚀，延长了腐蚀介质的扩散路径，提高了复合镀膜的耐蚀性。

采用以上不同的仿生涂层设计和制备方法，虽然可以提高材料表面的耐磨性、耐蚀性，但是制备的涂层减摩性能差，无法应用于海洋环境的金属材料。因此，迄今为止，针对应用于海洋环境下的钢铁材料，利用电沉积法在表面获得具有层状仿生结构，提高耐蚀、减摩性能的方法，还尚未见到国内外报道。

中国知网公开了一篇博士论文“仿生减阻涂层的制备及性能研究”(哈尔滨工程大学张松松博士论文)，在该论文中，作者给出了几种制备超疏水性涂层的方法，对各种方法制备的涂层性能进行了比较。但是并没有涉及到本发明的方法

发明内容

为了提高海洋环境下材料表面的耐磨、耐腐蚀性能和减摩性能，本发明提供了一种层状仿生耐磨耐蚀减摩涂层以及制备方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种层状仿生耐磨耐蚀减摩涂层，其特征在于，它是在预处理的钢铁基体上通过电沉积方法制备而来的具有纳米尺度的仿生层状结构，通过在电沉积溶液中，引入氧化石墨烯和碳量子点，使得纳米石墨烯片+碳点与Ni-W共同沉积在钢基体上

电沉积所用的镀液组成为：

硫酸镍：20～300g/L，

氯化镍：40～60g/L，

钨酸钠或钼酸钠或三氯化铬:30～200g/L，

柠檬酸三钠：50～100g/L，

糖精钠：1～2g/L，