[发明专利]一种用于海下声呐外壳防腐的超疏水梯度涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于海下声呐外壳防腐的超疏水梯度涂层的制备方法，首先通过物理或化学方法制备超疏水表面，然后在超疏水表面制备梯度氧化铝防腐涂层，包括以下步骤：对铝合金板进行刻蚀，制备出疏水涂层的微凸起结构；对刻蚀完成的铝合金板绕制成外壳圆管；焊接外壳圆管的对接缝；对焊接好的外壳圆管进行内壁加工；对外壳圆管通过PVD的方式制备梯度氧化铝防腐涂层。本发明的有益效果是：制备的超疏水梯度涂层为致密无微孔结构的氧化铝涂层，隔断了外壳圆管基体与海水的接触，杜绝了声呐外壳被腐蚀；提高了涂层的可靠性，避免了涂层脱落；起到表面疏水作用，降低水对声呐设备航行的阻力，有助于水下航行器减阻和减噪，增加了服役时间。

技术领域

本发明涉及海洋装备和涂层制备技术领域，具体为一种用于海下声呐外壳防腐的超疏水梯度涂层的制备方法。

背景技术

由于电磁波在水中衰减速度很快，所以无法实现在水中的通讯，大气中依赖电磁波的通讯方式在水中也是无法应用；比如水下摄像机只可以实现5米以内的拍摄。然而，声波属于机械振动波，可以在水中实现长距离的传播，尤其是低频声波，传播距离更远。以发射和接收声波为工作原理的声呐设备便成为水下通讯的最主要方式，声呐设备可以探察海底情况并输出直观可视化图像。随着对海洋资源的进一步开发、以及沿海国防局势的迫切需求，作为海下信息采集主要方式的声呐设备需求量急剧增加。

为了减轻声呐设备的成本和重量，一般选择铝合金作为外壳材料。但是在海洋这样恶劣的腐蚀环境中，铝合金会很快被腐蚀掉，一旦壳体出现微小孔洞，整个设备就会进水报废。为了避免进水的发生，需要经常性更换壳体，这大大增加了设备的维护成本。所以，声呐设备壳体在海洋中的防腐处理亟待解决。

目前铝合金在海洋中的防腐处理仍然以阳极氧化为主，中国发明专利CN201810312826.X“铝合金阳极氧化防腐处理方法”、中国发明专利CN201711288609.3“一种耐海洋环境铝合金表面防护层的制备方法 ”中均提到采用阳极氧化的方法制备防腐涂层。但是，采用阳极氧化所制备的涂层属于多孔结构（如图3所示），这些多孔结构会相互连通，海水会通过这些连通的微孔与铝合金基体接触并腐蚀基体。另一方面，采用阳极氧化方法制备涂层需要使用大量的酸，对环境存在不可逆的污染。另外一种铝合金海洋防腐的方法是在铝合金表面涂覆一层涂料，中国发明专利CN201810293113.3“一种海洋防腐复合涂料”提出了一种用于铝合金表面防腐的复合材料，但是这种在铝合金表面涂覆的防腐涂料与基体结合并不牢固，随着时间推移会逐渐脱落。

然而，实际氧化铝的耐海水腐蚀性能的是非常良好的，刘学文等在山东大学学报，2008年10月第38卷，第5期发表的论文“烧结Al2O3陶瓷在海水中的耐腐蚀性能研究”中指出：经海水浸泡一年后，烧结氧化铝陶瓷孔径分布、孔隙率、材料微观结构、材料弯曲强度等参数无明显变化，质量损失率低，未发生腐蚀，进而表面该材料在海水中化学性质稳定，可安全应用于海水环境。之所以通过微弧氧化制备氧化铝防腐涂层效果较差，其主要是因为微孔洞的存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海下声呐外壳防腐的超疏水梯度涂层的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于海下声呐外壳防腐的超疏水梯度涂层的制备方法，首先通过物理或化学方法制备超疏水表面，然后在超疏水表面制备梯度氧化铝防腐涂层，包括以下步骤：

步骤1，对铝合金板进行物理或化学刻蚀，在其表面制备出疏水涂层的微凸起结构；

步骤2，对刻蚀完成的铝合金板进行卷曲，并绕制成所需要的外壳圆管；

步骤3，焊接绕制成的外壳圆管的对接缝；

步骤4，对焊接好的外壳圆管进行内壁加工，加工至设定尺寸；

步骤5，将加工好的外壳圆管放入磁控溅射设备中，通过PVD（物理气相沉积）的方式制备梯度氧化铝防腐涂层，完成超疏水梯度涂层的制备。