[发明专利]一种海洋防腐无机涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种海洋防腐无机涂层及其制备方法。所述海洋防腐无机涂层包括形成于基材上的β‑硅酸二钙陶瓷层。本发明中，β‑硅酸二钙陶瓷层遇水发生硬化，形成C‑S‑H凝胶，后期强度大，而且硅酸二钙的水化热低，干缩小，耐温，抗冻、有优良的体积稳定性、抗化学浸蚀及良好的耐磨性能，因此，本发明的涂层可以长期保护船体等海洋设施，防止其被腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种海洋防腐无机涂层及其制备方法，属于无机材料海洋防腐领域。

背景技术

海洋覆盖了约70.9％的地球表面，航海和海洋产业已经成为当今世界经济发展的重要支柱。腐蚀是导致各种基础设施与工业设备破坏和报废的主要原因之一。海水是强烈的天然腐蚀介质，含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-等离子，盐浓度高达3.5wt％，富氧，加之海浪冲击和阳光照射，海洋腐蚀环境极为严苛。任何海洋工程材料，特别是金属结构材料在海洋环境中都会遭到不同程度的腐蚀破坏。船舶与海洋工程结构主要采用金属材料，在高腐蚀海洋环境中长期服役的金属材料必须采取腐蚀防护措施。在金属材料表面喷涂防腐涂层可以有效减缓腐蚀速率，起到保护金属基材的作用。

目前海洋防腐领域主要采用了矿脂包覆防护、有机涂料防护和陶瓷涂层防护等技术，其中包覆防护实施不便，应用范围有限；而有机涂料易老化剥落，有效期限短。目前氧化铝陶瓷涂层，在海洋防护领域应用广泛，但是其耐腐蚀性能有限。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具备良好的耐腐蚀性能、能有效增加基材在海水中的服役寿命的海洋防腐无机涂层及其制备方法。

本发明人意识到，硅酸二钙是水泥的主要成分之一，遇水发生硬化，形成C-S-H凝胶，后期强度大。而且硅酸二钙的水化热低，干缩小，耐温，抗冻、有优良的体积稳定性、抗化学浸蚀及良好的耐磨性能，若将其制备成涂层运用到海洋防腐防污领域，有望得到长期保护船体等海洋设施的效果。

本发明一方面提供一种海洋防腐无机涂层，其包括形成于基材上的β-硅酸二钙陶瓷层。

本发明中，β-硅酸二钙陶瓷层遇水发生硬化，形成C-S-H凝胶，后期强度大，而且硅酸二钙的水化热低，干缩小，耐温，抗冻、有优良的体积稳定性、抗化学浸蚀及良好的耐磨性能，因此，本发明的涂层可以长期保护船体等海洋设施，防止其被腐蚀。

较佳地，所述海洋防腐无机涂层还包括形成于所述基材和所述β-硅酸二钙陶瓷层之间的过渡层。通过设置过渡层，可以增强陶瓷层与基材的结合强度。优选地，所述过渡层为NiCr过渡层。

较佳地，所述基材为金属基材。

较佳地，所述NiCr过渡层的厚度为15～120μm。

较佳地，所述β-硅酸二钙陶瓷层的厚度为100～500μm。

另一方面，本发明还提供上述海洋防腐无机涂层的制备方法，采用热喷涂技术在基材表面沉积β-硅酸二钙陶瓷层。

本发明采用热喷涂技术，适用基材广、涂层质量好、厚度可控。

较佳地，以γ-硅酸二钙粉体为喷涂原料喷涂β-硅酸二钙陶瓷层。

较佳地，所述热喷涂工艺是大气等离子体喷涂技术。大气等离子体喷涂技术可以得到涂层结构更致密，与基材结合强度更高的涂层。

较佳地，大气等离子体喷涂工艺参数包括：等离子气体氩气流量45～55slpm，等离子气体氢气流量7～12slpm，喷涂电流为645～655A，电压72～75V，送粉管直径1.5～2.0mm，喷涂距离100～120mm。