耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺

本发明属于零件表面处理，具体涉及耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺。

背景技术：

1、近海和海洋中的工程装备所处环境大气多雨、高温、多盐雾和强风流，其服役条件按iso9225环境评价标准一般＞c5级，属于极端恶劣环境。裸露在外的零件将受到强烈的大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的综合作用，各种钢结构的使用寿命远低于一般内陆户外环境。如在海洋气候条件下服役的风力发电设备由于机组的外部构件如机舱、引擎罩、塔架、叶片根部法兰垫片、连接螺栓、连接弹簧等直接裸露于极端的腐蚀大气中，采用常规的防护措施，往往仅数个月便产生严重的腐蚀，因此，提供耐久性＞15年的风电外部构件表面处理新材料与新工艺，已成为风电产业发展的迫切需求。

2、现代表面工程技术的快速发展，为钢铁表面的腐蚀防护提供了多种解决方法，如电镀、化学镀、热喷涂、气相沉积等。目前针对金属零件的表面防护主要方法是表面改性和表面涂覆。例如cn112521783a公开了一种防污防腐海洋涂料，该发明是由聚合邻对甲基苯胺等化学物质和定质量比制成的混合物，可有效保护船体不受海水侵蚀影响，并且有效阻止海洋赘生生物附着cn113774373a公开了一种同步超声喷丸辅助制备无缺陷耐磨蚀涂层的方法，该发明是同时开启高速激光熔覆系统和超声喷丸辅助系统获得无缺陷的耐磨蚀涂层，涂层的晶粒明显细化且硬度提高。但目前对面向海洋运输的增材制造金属零件的表面防护方法鲜有报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺，该涂覆处理工艺获得的表面涂层，与基体结合力好，耐蚀性高，稳定性强，能够适于各种尺寸零件的处理，且具有更佳的抗污染能力，完全适用于海洋等极端恶劣的环境。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺，包括：

4、(1)依次采用碱液、酸液对基材表面进行浸泡处理得到预处理的基材；

5、(2)取预处理后的基材浸泡于活化液中浸泡得到表面活化处理的基材；

6、(3)将表面活化处理的基材浸入涂覆液中浸泡，然后高温固化处理获得涂覆处理的基材；

7、(4)用有机硅复合树脂喷涂于涂覆处理的基材表面；

8、上述活化液中包括表面处理剂；表面处理剂由l-精氨酸甲酯二盐酸盐与二乙醇胺通过化学键连接获得。

9、本发明采用活化液在浸镀前对零件进行表面活化处理，能够基本消除活化液对零件产生腐蚀的风险，之后镀覆保护涂层，能够有效提升涂层与基材之间的结合能力，改善涂层的稳定性，且表现出较强的抗损伤能力。其原因可能在于，在经预处理后的基材表面进行活化处理，可能形成更多的有色活化中心，便于形成与基材表面紧密结合的纳米空洞，增加表面粗糙度，进而有效改善涂层与基材之间的结合能力，增强涂层稳定性以及抗冲击性能。

10、于具体实施方式中，表面处理剂的制备方法，包括：取l-精氨酸甲酯二盐酸盐与二乙醇胺在催化剂异丙醇钠作用下通过化学反应制备获得表面处理剂。

11、需要说明的是，上述表面处理剂的制备方法，具体包括：

12、取l-精氨酸甲酯二盐酸盐、二乙醇胺混合，加入催化剂异丙醇钠，85～120℃、70～90mmhg条件下搅拌反应1～2h，之后加入盐酸减压蒸馏得到表面处理剂。

13、于具体实施方式中，l-精氨酸甲酯二盐酸盐、二乙醇胺的摩尔比为1:2～2.5；异丙醇钠与l-精氨酸甲酯二盐酸盐的摩尔比为0.06～0.08:1。

14、进一步的，上述耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺，具体包括：

15、(1)预处理，将基材放置于碱液中浸泡10～15min，水洗；然后再置于酸液中浸泡2～5min，水洗，获得预处理后的基材；

16、(2)表面活化处理，取预处理后的基材浸泡于活化液中，50～60℃下浸泡30～50min后取出水洗得到表面活化处理的基材；

17、(3)涂覆处理，将表面活化处理的基材浸入涂覆液中，3～5min后取出，沥干去除多余液体；之后先置于75～85℃下预烘10～20min，然后置于烧结炉中于120～200℃下烘烤20～35min；之后冷却至室温后，重复上述涂覆处理进行二次涂覆处理获得涂覆处理的基材；

18、(4)钝化处理，采用有机硅复合树脂涂料进行封闭钝化处理即可，具体包括：取丙二醇甲醚醋酸酯稀释有机硅复合树脂，浓度为22～27wt％，然后喷涂至涂覆处理的基材表面，室温固化30～50s即可，厚度为3～6μm。

19、于具体实施方式中，碱液包括：氢氧化钠25～40g/l，碳酸钠10～15g/l，十二烷基硫酸钠3～5g/l，余量水。

20、于具体实施方式中，酸液包括：氢氟酸4～6％、盐酸94～96％。

21、于具体实施方式中，活化液包括：乙二醇650～800ml/l，醋酸100～200ml/l，丙酮酸15～30ml/l，表面处理剂20～30g/l，酸性氟化铵30～40g/l，硼酸30～50g/l，氯化镍15～25g/l，余量水。

22、于具体实施方式中，涂覆液包括：按重量份计，金属复合物35～50份，乙二醇10～22份，去离子水15～25份，硅酸钠4～8份，羟乙基纤维素0.5～2份，聚羧酸铵盐分散剂0.2～1.5份。

23、于具体实施方式中，金属复合物包括：zn 36～45wt％，si 1.5～3.5wt％，ti 0.5～3wt％，ni1～3wt％，ceo2 0.2～1.5wt％，余量al。

24、本发明还公开了上述有机硅复合树脂的制备方法，包括：

25、s1：取八甲基环四硅氧烷在碱催化剂条件下聚合得到有机硅中间产物a；

26、s2：取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸丁香酚酯、丙烯酸以及有机硅中间产物a混合，通过自由基聚合反应制备获得有机硅复合树脂。

27、进一步具体的，上述有机硅复合树脂的制备方法，步骤为：

28、s1：取八甲基环四硅氧烷加热至95～105℃，然后加入碱催化剂反应1～3h，接着加入环四硅氧烷继续反应1～3h，旋蒸除去未反应单体，得到有机硅中间产物a；

29、s2：取丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸丁香酚酯、丙烯酸以及有机硅中间产物a混合，加入甲苯和aibn，混合均匀后加热至90～110℃，反应1～3h，冷却减压蒸馏，提纯获得有机硅复合树脂。

30、于具体实施方式中，碱催化剂的加入量为八甲基环四硅氧烷的0.1～0.2wt％；环四硅氧烷与八甲基环四硅氧烷的质量比为0.15～0.3:1。

31、于具体实施方式中，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸丁香酚酯、丙烯酸的摩尔比为1:0.9～1.1:0.4～0.6:0.1～0.3；有机硅中间产物a与丙烯酸丁酯的质量比为0.6～0.7:1；甲苯与丙烯酸丁酯的质量比为1.2～1.4:1；aibn的加入量为丙烯酸丁酯的1.5～3wt％。

32、更优选地，步骤s2中采用左旋香芹酮替代丙烯酸。本发明采用左旋香芹酮作为聚合单体之一，与其它组分复合制备有机硅复合树脂，作为钝化处理材料涂覆于涂层表面，能够有效改善涂层的耐腐蚀性能，增强涂层表面的抗生物污染能力，抗生物附着效果明显提升，并且有效增强涂层的稳定性，其抗损伤性能显著改善。其原因可能在于，在有机硅复合树脂结构中引入左旋香芹酮，可能通过改善有机硅聚合物链结构，进而改善树脂的性能，涂覆于涂层表面，可能通过进一步增强表面疏水性能以及弥补涂层表面缺陷，使得表面涂层拥有更佳的综合性能。

33、本发明的又一目的在于，公开了上述涂覆处理获得的耐海洋气候工程零件表面涂层。

34、本发明还公开了上述耐海洋气候工程零件表面涂层在增强耐海洋气候工程零件耐腐蚀性能和抗污染性能中的应用。

35、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

36、本发明采用活化液在浸镀前对零件进行表面活化处理，之后镀覆保护涂层，能够有效提升涂层与基材之间的结合能力，改善涂层的稳定性，且表现出较强的抗损伤能力。同时，本发明采用左旋香芹酮作为聚合单体之一，与其它组分复合制备有机硅复合树脂，作为钝化处理材料涂覆于涂层表面，能够有效改善涂层的耐腐蚀性能，增强涂层表面的抗生物污染能力，抗生物附着效果明显提升，并且有效增强涂层的稳定性，其抗损伤性能显著改善。本发明提供的涂覆处理工艺，操作简便，涂层厚度可调整，与基体结合牢固，且涂层的耐蚀性好，适于各种尺寸零件的处理，并且可在海洋气候条件下赋予其充分耐腐蚀性能和抗冲刷侵蚀性能，完全适用于海洋等极端恶劣的环境。

37、因此，本发明提供了耐海洋气候工程零件表面涂层的涂覆处理工艺，该涂覆处理工艺获得的表面涂层，与基体结合力好，耐蚀性高，稳定性强，能够适于各种尺寸零件的处理，且具有更佳的抗污染能力，完全适用于海洋等极端恶劣的环境。