[发明专利]一种铁基表面磷酸化氮化碳涂层及其制备方法

说明书

本发明公开的一种铁基表面磷酸化氮化碳涂层及其制备方法，属于涂层防腐技术领域。首先将铁基表面进行预处理；然后采用磷酸化液对预处理后的铁基表面进行磷酸化处理，晾干；所述磷酸化液由磷酸、水、无水乙醇和亚铁氰化钾组成；最后在磷酸化处理后的铁基表面上铺设一层三聚氰胺进行焙烧，冷却后得到磷酸化氮化碳涂层。本发明制备条件温和、工艺简单、原料廉价、重复性好，解决了涂层和金属基体粘连性差的问题，并且制得的涂层具有很强的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于涂层防腐技术领域，涉及一种铁基表面磷酸化氮化碳涂层及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀就是金属材料受到周围介质的作用而被损坏表现出锈蚀的形态。而金属材料是现代生产和生活中的重要组成部分，被广泛应用在航空航天、海洋船舶、交通运输及人们生活的各个领域。但金属腐蚀已经对国民经济和人们日常生活造成了严重经济损失及安全隐患，据大量数据总计，全球由于腐蚀原因而被报废的金属，每年报废的量大约有1亿吨，约占年产量的30％。并且，随着工业化的推进，腐蚀问题也越来越严重，1975年美国因金属腐蚀造成的经济损失为700亿美元，占当年国民经济生产总值的4.2％。金属腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会造成环境污染、资源和能源的严重浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗以及存在许多安全隐患，引起了人们的广泛关注。因此，对金属的有效防护具有重要意义。

目前，金属基体的保护方法有表面改性、覆盖保护层、电化学方法和添加缓蚀剂等。相较于其它方法，基体涂层是应用最简单、最经济、最实用的表面处理方法来保护金属免受腐蚀。基体涂层的防腐蚀机理是在金属基材表面形成一层保护涂层，防止水和腐蚀粒子接触到金属基材表面。在诸多催化剂中，g-C₃N₄作为一种禁带宽度为2.7eV的可见光响应型催化剂，光生电子的还原电势为-1.2eV，常用于分解水制H₂和CO₂还原等还原型反应；光生空穴的氧化电势为+1.5eV，常用于水氧化、有机污染物降解等氧化型反应。从禁带宽度和氧化还原反应角度分析，g-C₃N₄是一种理想的、可用于光催化防腐的涂层。此外，良好的光热稳定性和化学稳定性，简单易得、成本低廉，仅由生物兼容性好的C元素和N元素组成，不会对环境造成二次污染等特点可确保其在使用周期内具有良好、稳定的光催化性能。

但是，g-C₃N₄也有其不可避免的缺陷，尤其用作防腐涂层时，二维层状结构的特性导致其更倾向于平铺在金属基体表面，其一是催化剂涂层在钢材表面难以形成有效的接触界面确保光生电子进一步迁移至金属基体表面。其二是g-C₃N₄涂层与金属基体的粘结性差且容易脱落，电荷积累形成的肖特基势垒限制了光生电子向钢材表面的二次迁移。到目前为止依然没有很好的方案用于解决氮化碳涂层和金属基体粘结性差和光生电子传输效率低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铁基表面磷酸化氮化碳涂层及其制备方法，制备条件温和、工艺简单、原料廉价、重复性好，解决了g-C₃N₄涂层和金属基体粘连性差和光生电子传输效率低的问题，并且制得的涂层具有很强的耐腐蚀性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种铁基表面磷酸化氮化碳涂层，包括：

S1：将铁基表面进行预处理；

S2：采用磷酸化液对S1预处理后的铁基表面进行磷酸化处理，晾干；所述磷酸化液由磷酸、水、无水乙醇和亚铁氰化钾组成；

S3：在S2磷酸化处理后的铁基表面上铺设一层三聚氰胺进行焙烧，冷却后得到磷酸化氮化碳涂层。

优选地，S1中，所述预处理是先对铁基表面进行抛光，再进行超声处理。