CN116984212A - 基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于碳钢的氧化钛‑氧化硅‑氧化铝复合涂层的制备方法，属于材料涂层技术领域，具体包括以下步骤：碳钢基体预处理、热处理、多元复合凝胶制备、涂层涂覆和干燥烧结；本发明将钛酸丁酯和乙醇混合，得到钛源溶液；硅酸乙酯和乙醇混合，得到硅源溶液；硝酸铝醇溶液作为铝源溶液；硝酸、乙醇和水混合得到水解剂；分别向钛源溶液和硅源溶液中滴加水解剂得到混合液A和B，将B加至A中，进行搅拌，再加入铝源溶液，继续搅拌，然后陈化得到多元复合凝胶；再将预处理后的碳钢基体浸入凝胶中，经过干燥、烧结，得到基于碳钢的氧化钛‑氧化硅‑氧化铝复合涂层。本发明制备的复合涂层性能稳定，附着力强，能有效提高碳钢的耐腐蚀性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于材料涂层技术领域，具体涉及一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法。
背景技术
碳钢是一种最常用的金属材料，被广泛应用在工业、能源及海洋等各个领域。但是，碳钢在大气、海洋环境下使用，极易受到腐蚀。例如海洋石油工程长期暴露在大气区的设备，不仅影响了设备的寿命，还会造成严重腐蚀，导致海洋石油工程不得不暂停生产过程，这种腐蚀不仅对生产和生活造成不可避免的损失和安全问题，同时对环境也造成了一定的污染。因此，研究开发具有防腐蚀特性且环境污染小的涂层技术具有重要的意义。
在碳钢表面制备涂层，可以有效的阻止腐蚀介质向金属表面的迁移并隔离了腐蚀介质与金属表面的接触，使金属表面的腐蚀速率大幅度降低。目前较为成熟的制备涂层的方法有溶胶-凝胶法、模板法、相分离法、水热法、电沉积法和自组装法等。专利CN109750280 A公开了一种提高碳钢耐蚀性的表面处理方法，该方法通过直接在碳钢表面制备缓蚀性阴离子插层的铁基水滑石膜层，可以提高碳钢耐蚀性，而且可以增加碳钢表面涂敷有机涂层的结合力，增强碳钢的防腐蚀性能，但涂层表面不太平整。文献《碳钢表面磷酸镁涂层制备与防腐性能研究》公开了碳钢表面磷酸镁涂层制备与防腐性能研究结果提及，该文在碳钢表面制备的MPC涂层对45号钢具一定的防腐性，但涂层表面粗糙且存在微裂纹。文献《耐候钢S350EW、BC550与碳钢Q235涂装后在模拟海洋环境下的腐蚀行为》公开了耐候钢S350EW、BC550与碳钢Q235涂装后在模拟海洋环境下的腐蚀行为，选择当前常用的环氧磷酸锌底漆进行涂装，发现由于腐蚀初期金属/涂层界面处金属的腐蚀快速发展，涂层顶起而导致基材上涂层的附着力降低。现有的涂层技术存在易开裂、不平整、不牢固、附着力差等问题。复合涂层薄膜制备更加牢固，可以提高碳钢的耐蚀性。
本发明利用溶胶凝胶法的方式来制备氧化钛-氧化硅-氧化铝(TiO2-SiO2-Al2O3)复合涂层薄膜时，基体的预处理方式、热处理温度及其制备工艺起到决定性作用，直接决定碳钢涂层表面的好坏，而涂层的平整光滑度也影响着碳钢的耐蚀性和耐磨性。如何找到适配的工艺参数(温度、层数、时间)来提高碳钢的性能是一个技术难点。
文献[1]董英豪,周杰,杨海艳等.碳钢表面磷酸镁涂层制备与防腐性能研究[J].腐蚀科学与防护技术,2017,29(05):515-520.
文献[2]周梦鑫,易娟,周学杰等.耐候钢S350EW、BC550与碳钢Q235涂装后在模拟海洋环境下的腐蚀行为[J].电镀与涂饰,2023,42(12):23-32.
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法。本发明在进行涂层涂覆前，对基体表面进行了预处理、热处理，同时确定了制备该涂层正确适配的干燥时间、干燥温度、烧结时间、烧结温度等工艺参数，使得本发明制备的氧化钛-氧化硅-氧化铝(TiO2-SiO2-Al2O3)复合涂层相对于现有涂层具有更好的附着力，不易开裂，能有效提高碳钢的耐蚀性和耐磨性。
本发明采用如下技术方案：
一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层薄膜的制备方法，包括如下过程：
步骤1：对碳钢基体的表面进行涂层涂覆前的预处理；
步骤2：对预处理后的基体进行热处理，之后进行冷却；
步骤3：制备多元复合凝胶：将钛酸丁酯和乙醇混合、搅拌，得到钛源溶液；将硅酸乙酯和乙醇混合，搅拌，得到硅源溶液；硝酸铝溶解在乙醇中作为铝源溶液；硝酸、乙醇、水混合得到水解剂；在钛源溶液中滴加水解剂得到混合溶液A，在硅源溶液中滴加水解剂得到混合溶液B，将混合溶液B加入到混合溶液A中，进行搅拌，再加入铝源溶液，继续搅拌，老化，得到多元复合凝胶；
步骤4：对热处理后的基体进行涂层涂覆；
步骤5：涂覆后取出基体，进行干燥、烧结，得到所述基于碳钢的TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层。
所述步骤1中，对基体的表面进行涂层涂覆前的预处理包括：依次对基体表面进行机械研磨-酸洗-自来水洗-活化-自来水洗-去离子水洗；
所述步骤1中，对基体表面进行机械研磨时，依次使用100#、240#、600#、800#水性砂纸进行磨制，每次磨制时垂直于上一道次砂纸的磨痕，直至将上一道磨痕磨掉为止；
所述步骤1中，酸洗采用浓度为10％的盐酸，酸洗时间为3～5min；活化采用氯化亚锡、盐酸和去离子水混合配制的活化液，活化液中氯化亚锡为32g/L，盐酸为32ml/L,其余为去离子水，活化时间为5～12s；
所述步骤2中，热处理温度400～500℃，时间为1h，自然冷却至室温；
所述步骤3中，乙醇和钛酸丁酯的体积比为(4±0.2):(1±0.2)，乙醇和硅酸乙酯的体积比为(4±0.2):(1±0.2)，连续搅拌1h；
所述步骤3中，铝源溶液为1g硝酸铝和20ml乙醇，连续搅拌1h；
所述步骤3中，水解剂中水、硝酸和乙醇的体积比为5:2:10，搅拌30min；
所述步骤3中，将加了水解剂的硅源溶液滴入加了水解剂的钛源溶液中时，滴加速度为1滴/s～3滴/s，继续搅拌1h，再加入铝源溶液，搅拌3h；老化时间为24h；
所述步骤1～3中，搅拌速度为120～140r/min；
所述步骤4中，涂层涂覆过程中采用浸渍提拉法，提拉速度为2mm/s；
所述步骤4中，涂覆涂层时，基体垂直进入凝胶中，第一层浸渍5～8min，取出在室温下干燥20min，然后进行第二层浸渍5～8min，取出后再次在室温下干燥20min，最后进行第三层浸渍5～8min；
所述步骤5中，将第三层浸渍后的基体置于烘箱中进行100～120℃的干燥，时间设为30～40min，随后进行烧结，烧结温度为550～850℃，时间设为1h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明制备的TiO2-SiO2-Al2O3复合溶胶-凝胶涂层制备工艺简单，污染小，溶胶凝胶法和浸渍提拉法的使用还可有效解决复合涂层中颗粒分布不均匀的问题，可有效降低涂层制备过程中开裂的问题。从图2可看出，涂层表面平整，纹理细密，致密性好，基本上不存在裂纹。本发明涂层制备过程极大地提高了碳钢基体的耐蚀性和耐磨性。
进一步的，对样品的表面进行涂层涂覆前的表面预处理依次为：机械研磨-酸洗-自来水洗-活化-自来水洗-去离子水洗，先酸洗再活化，这样能够进一步除去碳钢表面残留的极薄层氧化膜，使基体裸露出新鲜的处于活化状态的表面，得到与基体结合良好的镀层。
进一步的，涂层制备过程中对前驱液进行磁力搅拌，磁力搅拌器转速设置为120～140r/min，对前驱液进行搅拌可以保证这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经24h老化，胶粒间缓慢聚合，形成凝胶。
附图说明
图1为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例1的电化学阻抗图。
图2为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例1的SEM测试图。
图3为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例2的电化学阻抗图。
图4为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例2的SEM测试图。
图5为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例3的电化学阻抗图。
图6为本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的实施例3的SEM测试图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，具体如下：
本发明制备TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤1：对碳钢基体的表面进行涂层涂覆前的预处理。首先制备酸洗液和活化液，然后对碳钢基体表面依次进行机械研磨-酸洗-自来水洗-活化-自来水洗-去离子水洗；
步骤2：将预处理后的基体进行热处理，之后自然冷却至室温；
步骤3：制备多元复合凝胶：将钛酸丁酯和乙醇混合、搅拌，得到钛源溶液；将硅酸乙酯和乙醇混合、搅拌，得到硅源溶液；硝酸铝溶解在乙醇中，搅拌，作为铝源溶液；硝酸、乙醇、水混合得到水解剂；在钛源溶液中滴加水解剂得到混合溶液A，在硅源溶液中滴加水解剂得到混合溶液B，将混合溶液B加入到混合溶液A中，进行搅拌，再加入铝源溶液，继续搅拌，老化，得到多元复合凝胶；
步骤4：将步骤2所制基体用夹具夹持，垂直浸入多元复合凝胶中，且完全浸没，浸渍5～8min后，室温干燥20min，第二次浸渍保持条件不变，之后第三次浸渍5～8min；
步骤5：第三次浸渍结束后，取出基体，在100℃～120℃下干燥30～40min，最后550～850℃烧结1h完成涂层制备。
步骤1具体过程为：对碳钢表面进行机械研磨，依次使用100#、240#和600#水性砂纸进行磨制，每次磨制时垂直上一道次砂纸的磨痕，直至将上一道次磨痕磨掉为止。
步骤1中酸洗采用浓度为10％的盐酸，酸洗时间为3～5min；活化采用氯化亚锡、盐酸和去离子水混合配制的活化液，活化液中氯化亚锡为32g/L，盐酸为32ml/L，其余为去离子水，活化时间为5～12s；其中，在量取各组分的体积时，体积误差不超过各自体积的10％。
步骤2所述的热处理温度为400～500℃，时间设为1h。
步骤3所述的乙醇和钛酸丁酯、和硅酸乙酯的体积比均为(4±0.2):(1±0.2)，铝源溶液为铝源溶液为1g硝酸铝和20ml乙醇，搅拌时间均为1h；水解剂中水、硝酸和乙醇的体积比为5:2:10，搅拌30min；水解剂分别滴加到钛源溶液和硅源溶液前驱液中，速度为1滴/s～3滴/s，继续搅拌1h；老化时间为24h；
步骤1～3中所述的搅拌速度为120～140r/min；
步骤4所述的浸渍提拉速度为2mm/s。
实施例1
本实施例对Q235碳钢50×25×2样品表面进行涂层制备。
一种基于碳钢的TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、对碳钢基体的表面进行涂层涂覆前的预处理。首先制备酸洗液和活化液，将37％的浓盐酸稀释为10％的盐酸，得到酸洗液；用氯化亚锡、10％的盐酸和去离子水配制成氯化亚锡含量为32g/L、盐酸含量为32ml/L的活化液；然后对碳钢基体表面进行机械研磨，依次使用100#、240#、600#、800#水性砂纸进行磨制，每次磨制时垂直于上一道次砂纸的磨痕，直至将上一道次磨痕磨掉为止。然后对其依次进行酸洗、自来水洗、活化、自来水洗、去离子水洗，酸洗时间为3min，活化时间为5s；
步骤2、对预处理后的碳钢基体进行500℃的热处理，时间为1h，然后自然冷却至室温；
步骤3、向烧杯A中倒入40ml乙醇，加入10ml钛酸丁酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯B中倒入40ml乙醇，加入10ml硅酸乙酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯C中倒入20ml乙醇，加入1g硝酸铝均匀混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯D中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；向烧杯E中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；然后将烧杯D和烧杯E分别滴加到烧杯A和烧杯B中，滴加速度为1滴/s，继续搅拌1h，再将烧杯B、烧杯C依次加入到烧杯A中，继续搅拌3h后，得到混合溶液，老化24h；
步骤4、将步骤2所热处理后的基体用不锈钢夹具夹持，垂直浸入步骤3制备的溶液中，提拉速度为2mm/s，浸渍时间为5min，取出初次浸渍后的基体，放在室温下干燥20min，重复操作，进行第二次浸渍后，取出基体，将其放在室温下干燥20min，再次重复操作进行第三次浸渍；
步骤5、第三次浸渍后，取出基体置于烘箱120℃干燥30min；将干燥后的基体进行850℃烧结，烧结时间1h，最后得到涂覆TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的碳钢。
实验结果：采用三电极体系对涂层样品进行电化学阻抗测试，振幅设为10mV，频率范围设为0.1Hz～10000Hz。图1为本发明的实施例1中制备的涂层与未涂层的碳钢基体在3.5wt.％氯化钠溶液中测试的电化学阻抗谱图，从图1中可以看出该实施例的涂层Rp值约为1.78×1014Ω·cm2，远大于实施例2、3中涂层Rp值和相同条件下无涂层RS的测量值876.55Ω·cm2，这是由于烧结温度的增加，导致晶粒尺寸增大，晶界数量减少和薄膜密度增加所致，显然，碳钢表面存在较厚且致密的涂层，由于涂层电阻很大，腐蚀介质中离子的迁移过程受到极大的抑制。图2为该样品的SEM测试，由图2可知，本实施例制备的涂层致密，质地均匀无开裂，与基体的结合紧密。
实施例2
本实施例对Q235碳钢25×25×2样品表面进行涂层制备。
一种基于碳钢的TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、对碳钢基体的表面进行涂层涂覆前的预处理。首先制备酸洗液和活化液，将37％的浓盐酸稀释为10％的盐酸，得到酸洗液；用氯化亚锡、10％的盐酸和去离子水配制成活氯化亚锡含量为32g/L、盐酸含量为32ml/L的活化液；然后对碳钢基体表面进行机械研磨，依次使用100#、240#、600#、800#水性砂纸进行磨制，每次磨制时垂直于上一道次砂纸磨痕方向，直至将上一道次磨痕磨掉为止。然后对其依次进行酸洗、自来水洗、活化、自来水洗、去离子水洗，酸洗时间为5min，活化时间为12s；
步骤2、对预处理后的碳钢基体进行500℃的热处理，时间为1h，然后自然冷却至室温；
步骤3、向烧杯A中倒入40ml乙醇，加入10ml钛酸丁酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯B中倒入40ml乙醇，加入10ml硅酸乙酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯C中倒入20ml乙醇，加入1g硝酸铝均匀混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯D中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；向烧杯E中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；然后将烧杯D和烧杯E分别滴加到烧杯A和烧杯B中，滴加速度为1滴/s，继续搅拌1h，再将烧杯B、烧杯C依次加入到烧杯A中，继续搅拌3h后，得到混合溶液，老化24h；
步骤4、将步骤2所热处理后的基体用不锈钢夹具夹持，垂直浸入步骤3制备的溶液中，提拉速度为2mm/s，浸渍时间为5min；取出初次浸渍后的基体，放在室温下干燥20min，重复操作，进行第二次浸渍后，取出基体，将其在室温下干燥20min，再次重复操作进行第三次浸渍；
步骤5、第三次浸渍后，取出基体置于烘箱120℃干燥30min；将干燥后的基体进行750℃烧结，烧结时间1h，最后得到涂覆TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的碳钢。
实验结果：采用三电极体系对涂层样品进行电化学阻抗测试，振幅设为10mV，频率范围设为0.1Hz～10000Hz。图3为本发明的实施例2中制备的涂层与未涂层的碳钢基体在3.5wt.％氯化钠溶液中测试的电化学阻抗谱图，从图3中可以看出该实施例的涂层Rp值约为14752Ω·cm2，远大于相同条件下无涂层RS的测量值876.55Ω·cm2，显然，碳钢表面存在较厚且致密的涂层，由于涂层电阻很大，腐蚀介质中离子的迁移过程受到极大的抑制。图4为该样品的SEM测试，由图4可知，本实施例制备的涂层致密，质地均匀无开裂，与基体的结合紧密。
实施例3
本实施例对Q235碳钢25×25×2样品表面进行涂层制备。
一种基于碳钢的TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、对碳钢基体的表面进行涂层涂覆前的预处理。首先制备酸洗液和活化液，将37％的浓盐酸稀释为10％的盐酸，得到酸洗液；用氯化亚锡、10％的盐酸和去离子水配制成活氯化亚锡含量为32g/L、盐酸含量为32ml/L的活化液；然后对碳钢基体表面进行机械研磨，依次使用100#、240#、600#、800#水性砂纸进行磨制，每次磨制时垂直于上一道次砂纸磨痕方向，直至将上一道次磨痕磨掉为止。然后对研磨后的碳钢基体表面依次进行酸洗、自来水洗、活化、自来水洗、去离子水洗，酸洗时间为5min，活化时间为8s；
步骤2、对预处理后的碳钢基体进行500℃的热处理，时间为1h，然后自然冷却至室温；
步骤3、向烧杯A中倒入40ml乙醇，加入10ml钛酸丁酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯B中倒入40ml乙醇，加入10ml硅酸乙酯混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯C中倒入20ml乙醇，加入1g硝酸铝均匀混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为1h；向烧杯D中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；向烧杯E中倒入2ml硝酸，5ml水，10ml乙醇，混合后放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速设置为120r/min，搅拌时间为30min；然后将烧杯D和烧杯E分别滴加到烧杯A和烧杯B中，滴加速度为1滴/s，继续搅拌1h，再将烧杯B、烧杯C依次加入到烧杯A中，继续搅拌3h后，得到混合溶液，老化24h；
步骤4、将步骤2所热处理后的基体用不锈钢夹具夹持，垂直浸入步骤3制备的溶液中，提拉速度为2mm/s，浸渍时间为5min；取出初次浸渍后的基体，放在室温下干燥20min，重复操作，进行第二次浸渍后，取出基体，将其放在室温下干燥20min，再次重复操作，进行第三次浸渍
步骤5、置于烘箱120℃干燥30min；将干燥后的基体进行650℃烧结，烧结时间1h，最后得到涂覆TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层的碳钢。
实验结果：采用三电极体系对涂层样品进行电化学阻抗测试，振幅设为10mV，频率范围设为0.1Hz～10000Hz。图5为本发明的实施例3中制备的涂层与未涂层的碳钢基体在3.5wt.％氯化钠溶液中测试的电化学阻抗谱图，从图5中可以看出该实施例的涂层Rp值约为41477Ω·cm2，远大于相同条件下无涂层RS的测量值876.55Ω·cm2，显然，碳钢表面存在较厚且致密的涂层，由于涂层电阻很大，腐蚀介质中离子的迁移过程受到极大的抑制。图6为该样品的SEM测试，由图6可知，本实施例制备的涂层致密，质地均匀无开裂，与基体的结合紧密。
从上述的实施例结果中可以看出，采用本发明制备的基于碳钢的TiO2-SiO2-Al2O3复合涂层，制备工艺简单，污染小，且涂层致密，质地均匀无开裂，与基体的结合紧密，极大地提高了碳钢基体的耐蚀性和耐磨性，对开发具有防腐蚀特性且环境污染小的涂层技术具有重要的意义。
Claims (9)
1.一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
步骤1：对碳钢的表面进行涂层涂覆前的预处理；
步骤2：对预处理后的碳钢基体进行热处理，之后进行冷却；
步骤3：采用溶胶凝胶法制备多元复合凝胶；
步骤4：对热处理后的基体进行涂覆涂层；
步骤5：涂覆后取出基体，进行干燥、烧结，得到所述基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中对碳钢的表面进行涂层前的预处理依次为：机械研磨-酸洗-自来水洗-活化-自来水洗-去离子水洗。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，对样品表面进行机械研磨时，依次使用100#、240#、600#、800#砂纸进行磨制，每次磨制时垂直上一道次砂纸的磨痕，直至将上一道次磨痕磨掉为止；
所述的酸洗时所用酸洗液中盐酸浓度为10％，酸洗时间为3～5min；
所述的活化时所用活化液中氯化亚锡为32g/L，盐酸为32ml/L，其他溶剂为水，活化时间为5～12s。
4.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中热处理温度为400～500℃，冷却时为自然冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，步所述骤3中制备多元复合凝胶时，先将钛酸丁酯和乙醇混合，搅拌，得到钛源溶液；再将硅酸乙酯和乙醇混合，搅拌，得到硅源溶液；硝酸铝溶解在乙醇中，搅拌，作为铝源溶液；硝酸、乙醇和水混合得到水解剂；在钛源溶液中滴加水解剂得到混合液A，在硅源溶液中滴加水解剂得到混合液B，将混合液B滴加至混合液A中，进行搅拌，再加入铝源溶液，继续搅拌，经过一定时间的老化，得到多元复合凝胶。
6.根据权利要求5所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述钛源溶液中乙醇与钛酸丁酯的体积比为(4±0.2):(1±0.2)，硅源溶液中乙醇与硅酸乙酯的体积比为(4±0.2):(1±0.2)，铝源溶液为1g硝酸铝溶解在20ml乙醇中；
所述水解剂中去离子水、硝酸和乙醇的体积比为5:2:10，搅拌时间为30min；
所述将混合液B滴加至混合液A时，滴加速度为1～3滴/s，搅拌时间为1h，再加入铝源溶液，搅拌时间为3h，老化时间为24h。
7.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1～3中，搅拌速度为120～140r/min。
8.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，涂层涂覆过程中采用浸渍提拉法，基体浸渍5～8min，提拉速度为2mm/s；涂层涂覆时基体垂直进入凝胶中，第一次浸渍结束后取出基体在室温下进行20min的干燥，然后进行第二次浸渍，再次在室温下进行20min干燥，最后进行第三次浸渍。
9.根据权利要求1所述的一种基于碳钢的氧化钛-氧化硅-氧化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，干燥时将基体置于烘箱中进行100～120℃的干燥，干燥时间为30～40min，烧结温度为550℃～850℃，烧结时间为1h。
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