[发明专利]一种光生阴极保护纳米涂层

说明书

本发明提供了一种光生阴极保护纳米涂层，包括采用真空磁控溅射镀膜的方法在金属基体表面依次沉积的Zn‑Ni合金涂层和纳米TiO2涂层，具体制备方法为：对金属基体进行预处理后利用真空磁控溅射镀膜机在表面沉积Zn‑Ni合金涂层，然后采用同样方法在Zn‑Ni合金涂层表面沉积纳米TiO₂涂层，但两层镀膜需要满足要求。本发明所述的一种光生阴极保护纳米涂层能充分利用Zn‑Ni合金涂层优异的牺牲阳极性阴极保护作用及TiO₂光生阴极保护功能，形成一种多功能、智能型光感应纳米涂层，可大幅度提升涂层的防腐蚀性能。

技术领域

本发明属于阴极保护领域，尤其是涉及一种光生阴极保护纳米涂层。

背景技术

Zn-Ni合金镀层作为一种牺牲阳极性阴极保护镀层，因其具有较好的综合性能，已广泛应用于各个领域。目前制备Zn-Ni合金镀层的技术普遍为电镀，存在以下缺点：

(1)电镀存在废水、废气、废杂等污染物，属于落后淘汰的工艺；

(2)电镀过程中存在析氢现象，零件有氢脆断裂风险；

(3)Zn-Ni合金镀液成分不稳定，较难控制，合金中Ni含量经常超出较优的质量分数范围。

TiO₂是n型宽禁带半导体材料，当将TiO₂涂覆于金属表面时，TiO₂薄膜受太阳光激发产生的电子将会不断地向电势较低的金属表面迁移，致使金属表面获得多余的负电荷，宏观表现在金属表面电势降低，使金属进入热力学稳定区即阴极保护状态，从而抑制金属的腐蚀。

目前，TiO₂薄膜的制备技术主要是凝胶-溶胶法、沉淀法、微乳液法、水解法、水热法等，这些方法制备的膜层主要存在以下缺点：

(1)杂质多，影响膜层的光电效应；

(2)厚度均较厚，50μm以上，影响零件外形尺寸；

(3)TiO₂颗粒易团聚，晶粒尺寸较大，影响膜层的光电效应；

(4)手工操作，质量一致性及稳定性较差。

真空磁控溅射镀膜是指将涂层材料作为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，将靶材原子溅射到工件上，形成沉积层的一种镀膜技术。该方法具有以下优点：

(1)无废水、废气、废渣的排放，属于清洁无污染的环保型加工方式；

(2)加工工艺操作简单，膜层质量稳定性较高；

(3)加工过程无析氢现象，产品无氢脆风险。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种光生阴极保护纳米涂层，以充分利用Zn-Ni合金涂层优异的牺牲阳极性阴极保护作用及TiO₂光生阴极保护功能，形成一种多功能、智能型光感应纳米涂层，可大幅度提升涂层的防腐蚀性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光生阴极保护纳米涂层，包括采用真空磁控溅射镀膜的方法在金属基体表面依次沉积的Zn-Ni合金涂层和纳米TiO2涂层。

进一步地，所述金属基体表面的粗糙度≤3.2。

进一步地，所述Zn-Ni合金涂层的厚度为5-8μm，其中Ni的含量为12-15％。

进一步地，所述纳米TiO₂涂层的厚度为2-5μm，所述纳米TiO₂涂层中的纳米TiO₂为金红石型，且晶粒大小20-50nm。

一种光生阴极保护纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：