Zn-Y2O3-Al2O3复合涂层及制备方法与应用

本发明涉及一种zn-y2o3-al2o3复合涂层及制备方法与应用，属于耐腐蚀涂层。

背景技术：

1、钢材作为一种建筑材料在世界范围内得到了广泛应用，但钢材容易发生腐蚀，如大气腐蚀、土壤腐蚀、水环境腐蚀等。纯锌涂料具有耐腐蚀、价格合理、易于生产等优点，锌涂层被广泛用于钢材的防腐蚀等，这些涂层大多使用电沉积法或热浸涂法制得，与热浸涂法相比，电沉积法获得的锌涂层更薄，表面光洁度更高，通过选择合适的电沉积参数，可以制备出无孔的zn镀层表面，从而具有更高的耐腐蚀性和良好的力学性能。然而，纯锌涂层的耐腐蚀性能在高温和酸碱环境条件下受到限制。因此，为了提高锌涂层的性能，有必要对其进行改性。

2、许多研究人员已经发现复合涂层可作为锌涂层的可行替代品。目前，复合涂层得到了广泛的研究。陶瓷材料的引入使涂层(如zn-zro2、ni-w-sic和zn-al2o3)具有更高的硬度、耐高温和耐腐蚀性能。当引入的材料缩小到纳米尺度时，它们表现出完全不同的特性。位于晶界的纳米颗粒可以阻止晶体中的位错滑移和再结晶，从而提高复合涂层的性能。因此，纳米复合涂层具有较好的应用前景。在传统涂层中加入纳米颗粒可以提高涂层的耐腐蚀性、热稳定性、耐磨性、润滑性和生物相容性。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种zn-y2o3-al2o3复合涂层及制备方法与应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、对金属基体进行预处理；

4、s2、配制zn-y2o3-al2o3电镀液，并对所述zn-y2o3-al2o3电镀液进行机械搅拌预处理；

5、所述zn-y2o3-al2o3电镀液包括氯化锌150g/l、氯化钾50g/l、硼酸30g/l、y2o3纳米颗粒2g/l～15g/l、al2o3纳米颗粒2g/l～15g/l；

6、s3、将步骤s1预处理后的金属基体放入到步骤s2预处理后的zn-y2o3-al2o3电镀液中，进行直流电沉积，得到电沉积镀件；

7、其中，进行直流电沉积时，温度为25℃，电流密度为2a/dm2～6a/dm2，沉积时间为40min～80min，ph为3±0.1～5±0.1，磁力搅拌速率为350rpm～750rpm；

8、s4、将所述电沉积镀件用去离子水清洗，得到所述zn-y2o3-al2o3复合涂层。

9、作为改进的，所述步骤s1中的金属基体预处理过程为：

10、使用砂纸对基体表面进行打磨，再将打磨后的基体进行抛光，将其置于乙醇中超声波清洗15分钟，使用去离子水清洗后再置于1mol/lhno3溶液中，浸泡15s进行活化处理，最后用去离子水超声清洗干净后吹干备用。

11、作为改进的，所述金属基体为碳钢。

12、作为改进的，所述步骤s2中机械搅拌的转速控制在1000rpm，搅拌时间为18h。

13、作为改进的，所述步骤s2中y2o3纳米颗粒的平均粒径为20nm。

14、作为改进的，所述al2o3纳米颗粒的平均粒径为50nm。

15、作为改进的，所述步骤s3中进行直流电沉积时，以金属基体为阴极，锌板为阳极，所述阴极和阳极的距离为2cm～3cm，所述阳极面积大于阴极面积。

16、另外，本发明还提供了一种zn-y2o3-al2o3复合涂层，采用所述的zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法制得。

17、最后，本发明还提供了一种所述zn-y2o3-al2o3复合涂层在钢材防腐中的应用。

18、与现有技术相比，本发明的zn-y2o3-al2o3复合涂层，能够明显改善和提高传统zn涂层的硬度、疏水、耐腐蚀等性能，增强其在恶劣环境中的适应性，在严苛的工业环境下也能提供对基体的保护，延长使用寿命。

技术特征：

1.一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的金属基体预处理过程为：

3.根据权利要求1或2所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述金属基体为碳钢。

4.根据权利要求1所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中机械搅拌的转速控制在1000rpm，搅拌时间为18h。

5.根据权利要求1所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中y2o3纳米颗粒的平均粒径为20nm。

6.根据权利要求1或5所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述al2o3纳米颗粒的平均粒径为50nm。

7.根据权利要求1所述的一种zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中进行直流电沉积时，以金属基体为阴极，锌板为阳极，所述阴极和阳极的距离为2cm～3cm，所述阳极面积大于阴极面积。

8.一种zn-y2o3-al2o3复合涂层，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的zn-y2o3-al2o3复合涂层的制备方法制得。

9.一种权利要求8所述zn-y2o3-al2o3复合涂层在钢材防腐中的应用。

技术总结本发明公开一种Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;复合涂层及制备方法与应用，包括步骤：对金属基体进行预处理；配制Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;电镀液，并对所述Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;电镀液进行机械搅拌预处理；将预处理后的金属基体放入到预处理后的Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;电镀液中，进行直流电沉积，得到电沉积镀件；将所述电沉积镀件用去离子水清洗，得到所述Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;复合涂层。本发明的Zn‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;复合涂层，能够明显改善和提高传统Zn涂层的硬度、疏水、耐腐蚀等性能，增强其在恶劣环境中的适应性，在严苛的工业环境下也能提供对基体的保护，延长使用寿命。技术研发人员：冯秀娟,邱发龙,郑西贵受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4