[发明专利]一种纳米复合耐腐蚀涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明属于防腐涂层技术领域，具体涉及一种纳米复合耐腐蚀涂层及其制备方法与应用。本发明采用Cr共混层、Cr‑CrN连接层、CrN/(AlCrNbSiTi)Nx/MoN耐腐蚀层、AlCrSiVOx耐点蚀层组合制备纳米复合耐腐蚀涂层。通过层与层之间相互协同作用，提高紧固件的耐腐蚀性，增强紧固件的使用性能和延长使用寿命。通过等离子体浸没离子注入与磁控溅射系统结合的方法制备，使制备得到的涂层均匀、致密，涂覆于紧固件表面能进一步提升其抗腐蚀性能。

技术领域

本发明属于防腐涂层技术领域。更具体地，涉及一种纳米复合耐腐蚀涂层及其制备方法与应用。

背景技术

海上装备设施极易受到高温、高湿、高盐的大气环境腐蚀，浪花飞溅、潮水冲刷以及海水浸泡都会对装备设施造成严重的腐蚀。钢构件连接紧固件容易微动磨损，海水会通过磨损的缺口接触到紧固件的基底，发生化学腐蚀，日积月累会进一步促进该装备设施整体的腐蚀，这些都关系到整个海上装备设施的安全问题，亟需提供海上装备设施的防腐蚀措施。

当前海上装备设施的防腐蚀措施是在其装备设施的表面涂覆防腐涂层。如中国专利申请公开了一种海洋钢结构长效防护多层环氧重防腐涂层，该涂层由三层结构复合而成，从内到外依次为多元羧基环氧树脂涂层、无溶剂环氧树脂涂层、丙烯酸环氧面漆或聚氨酯环氧面漆或有机硅环氧面漆或氟碳面漆。其采用的防腐涂层为有机防腐涂层，有机防腐涂层具有良好的耐腐蚀性能，对海上钢构件有很好的耐腐蚀防护效果，但有机防护涂层与钢构件附着力差，长期使用过程中，涂层容易脱落，脱落后发生电化学反应，反而引起更严重的腐蚀；同时当结构件承受载荷时，有机防护涂层的抗损伤性能太差，出现过早失效的情况，不能起到有效的防护。特别是对于那些有微动情况的紧固件，微动情况下更容易磨损防腐涂层，这就使其对涂层的附着能力、持久性要求更高，而有机防腐涂层往往容易脱落，附着力达不到要求，也容易过早失效，因此，有机涂层基本不适用于紧固件。

基于上述原因，迫切需要提供多几种对紧固件附着力好、不容易脱落、防腐效果好、作用持久的海上紧固件防腐涂层。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有海上紧固件防腐涂层附着力差、容易脱落，过早失效的缺陷和不足，提供一种对紧固件附着力好、不容易脱落、防腐效果好、作用持久的一种纳米复合耐腐蚀涂层。

本发明的目的是提供一种纳米复合耐腐蚀涂层的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种纳米复合耐腐蚀涂层在制备紧固件中的应用。

本发明的上述目通过以下技术方案实现：

一种纳米复合耐腐蚀涂层，其特征在于，所述纳米复合耐腐蚀涂层由紧固件基底表面至外依次为共混层、连接层、耐腐蚀层和耐点蚀层，所述共混层为Cr与工件基底金属混合的共混层，连接层为Cr-CrN，耐腐蚀层为CrN/(AlCrNbSiTi)Nx/MoN，耐点蚀层为AlCrSiVOx，其中x为0.1～0.5。

本发明创造性的采用Cr共混层、Cr-CrN梯度结构连接层、耐腐蚀层、耐点蚀层组合制备纳米复合耐腐蚀涂层。其中Cr共混层、Cr-CrN连接层可以显著提升纳米复合耐腐蚀涂层在海洋环境下使用的紧固件上的附着力，耐腐蚀层可以显著提高压铸模具表面的硬度，通过CrN、(AlCrNbSiTi)Nx和MoN依次构成的三层周期结构显著提高了紧固件的耐腐蚀性能，耐点蚀层进一步提升抗点蚀能力。层与层之间相互协同作用，进一步提高紧固件的硬度、耐腐蚀性，增强紧固件的使用性能和延长使用寿命。

优选地，所述共混层的厚度为30～50nm。

优选地，所述连接层的厚度为100～500nm。

优选地，所述连接层由共混层至耐腐蚀层，为纯金属Cr到纯CrN的成分梯度过渡层。

优选地，所述耐腐蚀层的厚度为3～5μm。