CN209779038U - 一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开不锈钢基耐蚀耐磨涂层的生产系统，包括依次设置的表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置、清洗干燥装置、涂层制备装置和控制器；所述表面预处理装置，包括依次设置的酸洗除油机、用于转移预处理后的不锈钢的传送装置和打磨装置；所述纳米孔制备装置包括电解装置和电化学腐蚀装置；所述涂层制备装置包括依次设置的电镀装置、热处理装置一、改性设备、热处理装置二；所述控制器分别与表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置和涂层制备装置通迅连接；本实用新型公开的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，使涂层结构生产操作简单，工艺智能可控，易于推广到各类钢材表面的涂层的涂覆上。

Description

一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统

技术领域

本实用新型涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统。

背景技术

随着科技发展，人类进入海洋从事生产等活动日益增多，而传统的不锈钢等材料，在海水中容易发生化学腐蚀和电化学腐蚀，从而导致材料或者设备失效、损毁等灾难性事故。传统的贵金属涂层因涂覆成本高昂成为发展瓶颈。因此需要开发一种成本低廉，工艺简单，耐腐性能优异的涂层。

金属腐蚀按腐蚀特征分类可分为全面腐蚀局部腐蚀包括点腐蚀、斑形腐蚀、溃疡腐蚀，晶类间腐蚀等。根据腐蚀介质情况分类可分为两大类一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀。金属的腐蚀破坏一般具有以下两个特点：一是破坏总是从金属表面开始，然后或快或慢地向里面深入；二是在大多数场合下金属的腐蚀破坏与外形改变往往同时发生；腐蚀会影响金属设备使用过程的连续性和安全性。为此了解腐蚀机理，控制腐蚀速度，采取防腐蚀措施，是延长金属设备使用期限，扩大应用范围的重要手段。利用涂层隔离水、氧、酸、盐等腐蚀因子，阻碍其对金属的侵蚀，或者应用表面耐腐的涂层，利用涂层的本身阻抗较大，电子迁移困难的特性，来减少电化学腐蚀。因此，通过涂层对钢铁进行防腐，一个密闭的涂层系统提供一个惰性的屏蔽层保护钢铁表面，其涂料组分中的主要成膜物质与钢铁表面形成牢固的粘附力，达到涂层对钢铁表面的屏蔽效应和防腐保护效果。

基于塑料—金属一体化复合成型技术，在金属表面形成纳米孔洞后，通过一定压力，使塑料熔体进入金属表面纳米孔洞结构，形成一种微观机械互锁，极大地增强了塑料与金属的粘接强度。

不锈钢表面纳米孔洞结构制备有一定难度，导致不锈钢基体与塑料的一体化复合成型难度增大。现有的NMT技术使用到的金属基体大多是铝合金，在电子元器件上金属与塑料一体化复合成型应用广泛，但铝合金材料难以满足耐腐蚀性和强度方面的需求。

目前NMT技术使用到的不锈钢基体，一般不锈钢表面采用喷丸、喷砂等机械粗化方法，这些方法可以有效提高不锈钢表面的清洁度，但喷丸过程会产生大量的砂尘，无法有效清除，且产生的表面孔径较大，后续的复合涂层制备的附着力不够，涂层的持久性不够，性能达不到使用要求。

另外，对不锈钢表面进行蚀刻成孔洞结构主要采用激光方法，再与塑料进行一体化成型，但是激光处理后的不锈钢，表面易被烧蚀组织发生变化，影响其整体性能，得到的孔洞熔坑尺寸较大，四周平整不均一，与塑料结合后容易产生应力集中，持久和密封性较差。

经检索，现有技术中暂未发现利用NMT技术制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的报道。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的缺点，提供一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，将不锈钢表面制备有纳米孔，能有效地提高耐蚀耐磨涂层与不锈钢表面的结合，而涂层结构选择为多层结构，包括电沉积结合Ni-Cu(Ni-Co或Ni-W)/MC 或Ni-Cu(Ni-Co或Ni-W)/NS₂涂层，和热处理结合的PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层，能使涂层结构达到良好的耐蚀耐磨性能，应用在耐蚀耐磨领域，使用广泛。

本实用新型的另一目的在于公开上述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，可将表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置、涂层制备装置和控制器结合起来，使涂层结构生产操作简单，工艺智能可控，易于推广到各类钢材表面的涂层的涂覆上。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案予以实现：

本实用新型公开的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，包括依次设置的不锈钢基底和耐蚀耐磨涂层，所述耐蚀耐磨涂层包括通过电沉积结合30～40wt.％铜的 Ni-X/MC或Ni-X/NS₂层，和热处理结合的PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层；其中， Ni-X为Ni-Cu、Ni-Co，Ni-W的任意一种，MC为耐磨的碳化物，NS₂为耐磨硫化物；所述MC为SiC或WC的一种，所述NS₂为MoS₂；所述不锈钢基底的表面制备有孔径为50～80nm的纳米孔。

进一步优选地，所述电沉积结合Ni-X/MC或Ni-X/NS₂涂层的厚度为 10～50μm。

进一步地，所述PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层的厚度为10～80μm。

本实用新型公开上述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，包括用于表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置、清洗干燥装置、涂层制备装置和控制器；

所述表面预处理装置，包括依次设置的酸洗除油机、用于转移预处理后的不锈钢的传送装置和打磨装置；

所述纳米孔制备装置包括电解装置和电化学腐蚀装置；

所述涂层制备装置包括依次设置的电镀装置、热处理装置一、改性设备、热处理装置二；

所述控制器分别与表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置和涂层制备装置通迅连接。

本申请公开制备纳米(Ni-X/MC或Ni-X/MC)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂) 涂层的制备方法为以下步骤：

S1.将不锈钢放置在酸洗除油机进行表面预处理；通过转移装置将不锈钢转移到打磨装置中；

S2.在室温条件下，将表面清理后的不锈钢作为阳极，石墨电极作为阴极，在所述电解装置中，以30wt.％～50wt.％的硫酸和50wt.％～70wt.％的_磷酸的混合溶液为电解抛光液，在电压为10～40V，抛光时间为2～5min；

S3.将步骤S₂的电解抛光后的不锈钢作为阳极，石墨电极作为阴极，放置在电化学腐蚀装置的体积分数为5％～10％的HClO₄和90％～95％的(CH₂OH)₂的混合液中，工作电压为10～40V，温度为-10～0℃，反应8～15min；得到表面具有纳米孔的不锈钢。

S4.制备Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂涂层以及Ni-Co或Ni-W电镀涂层

将上述表面具有纳米孔的不锈钢放置在电镀装置中进行电镀，电镀液由 80～120g/L硫酸镍、15～30g/L硫酸铜、80～100g/L柠檬酸钠、15～30g/L氯化钠， 20～40g/L硼酸配置而成，电镀液的pH为4.0～6.0；将电镀液添加0.1～10g/L的 MC或NS₂耐磨粒子，耐磨粒子均匀分散在电镀液中；使不锈钢表面得到含量 30wt.％铜的Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂层；

S5.制备Ni-Co/MC或Ni-Co/NS₂涂层以及Ni-W/MC或Ni-W/NS₂涂层

将步骤S3表面具有纳米孔的不锈钢放置在电镀装置中进行电镀Ni-Co/MC 或Ni-Co/NS₂涂层以及Ni-W/MC或Ni-W/NS₂涂层。Ni-Co电镀液由180～220g/L 硫酸镍、6～10g/L硫酸钴、80～100g/L柠檬酸钠、20～30g/L硫酸钠、10～20g/L甲酸钠，10～20g/L氯化钠，1～5g/L甲醛,20～40g/L硼酸配置而成，电镀液的pH为 5.0～6.0；温度控制在25°左右的室温条件下，电流密度采用1～1.5A/dm²。将电镀液添加0.1～10g/L的MC或NS₂耐磨粒子，耐磨粒子均匀分散在电镀液中；使不锈钢表面得到含量30wt.％左右的的Ni-Co/MC或Ni-Co/NS₂层；Ni-W/MC或 Ni-W/NS₂涂层制备采用电镀液成分为50～80g/L硫酸镍、6～15g/L钨酸钠、80～100g/L柠檬酸钠、氨水调节PH值配置而成，PH值在6左右。电镀温度为 40～60度之间，电流密度为2.0～2.5A/dm²之间。将电镀液添加0.1～10g/L的MC 或NS₂耐磨粒子，耐磨粒子均匀分散在电镀液中；使不锈钢表面得到含量30wt.％左右的的Ni-W/MC或Ni-W/NS₂层；

S6将获得的Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂、Ni-Co/MC或Ni-Co/NS₂、Ni-W/MC 或Ni-W/NS₂涂层进行在热处理装置一中热处理，所述热处理温度为300～400℃，保温2～4h；得到稳定涂层的不锈钢；

S7.制备纳米(Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层，(Ni-Co/MC或Ni-Co/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层和(Ni-W/MC或 Ni-W/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层配置10wt.％～30wt.％的PTFE悬浊液，添加2～8g/L的MC或者10～15g/L的NS₂粘接剂，得到复合悬浊液；将配置好的复合悬浊液超声波分散2～4h，超声波功率采用25～40KHz；将步骤S6获得涂层的不锈钢浸入悬浊液中，浸没10～30min；干燥10～30min后，继续浸入，反复多次；得到具有纳米(Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂) 涂层，(Ni-Co/MC或Ni-Co/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层和(Ni-W/MC 或Ni-W/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层的不锈钢；

S8.将S7中获得涂层的不锈钢置于热处理装置二中，300℃～350℃加热流平固化处理，获得不锈钢基耐蚀耐磨涂层。

通过对不锈钢的表面预处理、电解抛光和电化学扩孔处理，解决了现有技术中，不锈钢表面纳米孔制备困难的问题，可有效提高涂层与基材表面结合力，有利于后续不锈钢耐腐涂层的制备。

不锈钢板一般采用的是轧制等生产工艺，表面存在较厚的氧化皮、油污以及其它沾染的杂质等，使用前要将不锈钢表面预处理：首先对不锈钢表面进行酸洗除油处理；然后对已经除油的表面，进行打磨清理去除氧化皮等杂物。表面预处理可以提高后续电解抛光和电解扩孔的工作效率，同时也避免因为不锈钢表面较厚的氧化皮等表面钝化现象，导致电化学腐蚀速率降低。

电解抛光可以去除材料表面的氧化皮、油污等，使不锈钢表面平整，无其它杂物，是实现不锈钢表面纳米孔均匀分布的前提条件；电化学扩孔过程中通过合理配置混合液，调整电流密度，时间、温度等工艺，使处理得到的不锈钢的表面平整，纳米孔的孔径较小，分布均匀。

进一步地，所述传送装置的上方设有干燥器，用于干燥酸洗除油后的不锈钢。

进一步地，所述电解装置为不锈钢电解抛光机。

进一步地，所述热处理装置一为辊底式炉、步进式炉、台车式炉、外部机械化室式炉、链式炉、转底式炉、振底式炉、罩式炉的任意一种；所述热处理装置二为氩气或氮气保护下的可控气氛热处理炉。

进一步地，所述电镀装置的上方设有耐磨粒子添加口，所述MC和NS₂的粒径为20～50nm。

进一步地，所述清洗干燥装置包括超声波清洗仪和烘干机，所述清洗装置的清洗液为乙醇或去离子水。

进一步地，所述改性设备内设有超声分散装置用于分散改性液。

进一步地，步骤S2和步骤S3中，所述不锈钢与石墨的间距为 250mm～1000mm。此设置可保证腐蚀溶液浓度均匀性，使不锈钢表面能够快速的腐蚀抛光，且可有效增大扩孔效率。

进一步地，步骤S2和步骤S3中，所述不锈钢(阳极)与石墨电极(阴极) 的浸入液体中工作面积之比为1:1～2.5。此工作面积的设置保证阳极正常溶解，防止出现钝化现象，以保证电解抛光的电解液和电化学扩孔的混合溶液中阳离子浓度几乎不变化。

进一步地，步骤S2中，所述电解液由质量分数为40％的硫酸和60％的磷酸混合而成。

进一步地，步骤S2中，所述电压为20V，抛光时间为3min。

进一步地，步骤S3中，所述混合液为体积分数为6％的HClO₄和94％的 (CH₂OH)₂混合，所述工作电压为20V，温度为0℃，反应10min。

进一步地，步骤S1中，所述酸洗使用0.1M的盐酸溶液或0.1M的硝酸溶液，酸洗20～30min。

进一步地，步骤S1中，所述表面处理后不锈钢表面的粗糙度为35～65μm。

进一步地，步骤S4中，所述电镀的电流密度为3～8A/dm²，温度为40℃～60℃。

进一步地，步骤S7中所得的浸入次数为3～6次。

进一步地，步骤S8中热处理在氩气或氮气的保护气氛中进行。热处理为消除电镀过程中不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的组织应力和PTFE的流平现象。

本实用新型的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构应用于酸碱性环境，海水环境腐蚀强烈的工作环境。

通过对不锈钢的预处理后，再采用电解液处理，控制处理时间及温度等条件，从而在表面制备出纳米孔洞结构，所制得的不锈钢表面纳米孔洞结构是不锈钢与耐蚀耐磨涂层材料复合成型中的关键性指标，且这种纳米孔洞结构分布均匀，耐蚀耐磨涂层进入纳米孔洞结构后与不锈钢表面形成很强的机械互锁，可有效提高涂层与基材表面结合力。

本实用新型的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统制备成本较低，原料常见易得，制备操作过程简单，便于推广应用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，将制备有纳米孔的不锈钢表面，能有效地提高耐蚀耐磨涂层与不锈钢表面的结合，而涂层结构选择为多层结构，使涂层结构达到良好的耐蚀耐磨性能，应用广泛。

本实用新型提供的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，可将于表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置、涂层制备装置和控制器结合起来，使涂层结构生产操作简单，工艺智能可控，易于推广到各类钢材表面的涂层的涂覆上。

附图说明

图1为本实用新型的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统的结构示意图。

图2为现有技术未处理的不锈钢钢板的表面金相图片。

图3为本实用新型的实施例3经过纳米造孔后的不锈钢表面SEM照片。

图4为对比例1中经过纳米造孔后的不锈钢表面SEM照片。

图5为本实用新型的实施例6的经过步骤Y1后得到的Ni-Cu/SiC涂层的 SEM照片。

图6为本实用新型的实施例6制备得到的纳米Ni-Cu/SiC+PTFE/SiC涂层不锈钢结构的SEM照片。

图7为本实用新型的实施例6制备得到的纳米Ni-Cu/SiC+PTFE/SiC涂层不锈钢结构动电位极化测试曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本实用新型。为方便说明，本实用新型下述实施例采用的试剂、仪器和设备等列举如下，但并不因此限定本实用新型。

发明人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细工艺设备和工艺流程，但本实用新型并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

实施例1不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构

本实施例提供的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，包括依次设置的不锈钢基底和耐蚀耐磨涂层，耐蚀耐磨涂层包括通过电沉积结合30～40wt.％铜的Ni-X/MC或 Ni-X/NS₂层，和热处理结合的PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层；其中，Ni-X为Ni-Cu、 Ni-Co，Ni-W的任意一种，MC为耐磨的碳化物，NS₂为耐磨硫化物；MC为SiC 或WC的一种，NS₂为MoS₂；不锈钢基底的表面制备有孔径为50～80nm的纳米孔。

电沉积结合Ni-X/MC或Ni-X/NS2涂层的厚度为10～50μm，本实施例的优选涂层厚度为30μm；PTFE/MC或PTFE/NS₂涂层的厚度为10～80μm，本实施例的优选涂层厚度为40μm。

实施例2不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统

如图1所示，本不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统包括依次设置的表面预处理装置1、转移装置2、纳米孔制备装置3、清洗干燥装置4、涂层制备装置 5和控制器6；

表面预处理装置1，包括依次设置的酸洗除油机101、用于转移预处理后的不锈钢的传送装置和打磨装置102；

纳米孔制备装置2包括电解装置20和电化学腐蚀装置30、电化学腐蚀控制器31和温度、腐蚀液浓度控制装置32；涂层制备装置5包括依次设置的电镀装置50、热处理装置一80、改性设备60、热处理装置二70；其中电镀装置50还设置了电镀工艺控制装置51和腐蚀液浓度控制装置52，以便准确控制电镀的过程；

控制器6分别与表面预处理装置1、转移装置2、纳米孔制备装置3和涂层制备装置4通迅连接。

其中，电解装置20为不锈钢抛光机，电化学腐蚀装置30采用申请号为CN200720172006.2公开的一种铝电解电容器用电极箔的制造装置；热处理装置一80为辊底式炉、步进式炉、台车式炉、外部机械化室式炉、链式炉、转底式炉、振底式炉、罩式炉的任意一种；热处理装置二70为氩气或氮气保护下的可控气氛热处理炉。

电镀装置50的上方设有耐磨粒子添加口，MC和NS2的粒径为20～50nm。

清洗干燥装置4包括超声波清洗41和烘干机42，清洗液为乙醇或去离子水；经电镀装置50电镀后的不锈钢钢板还需要在清洗槽8中进行清洗，再进行热处理；改性设备60内设有超声分散装置用于分散改性液。

首先对不锈钢钢板在表面预处理装置1中进行处理，通过酸洗除油机101、用于转移预处理后的不锈钢的上方设有干燥器的传送装置(传送带)和打磨装置 102(金属磨平机)酸洗打磨后，可以提高后续电解抛光和电解扩孔的工作效率，同时也避免因为不锈钢表面较厚的氧化皮等表面钝化现象，导致电化学腐蚀速率降低。

通过转移装置(未示出)将不锈钢转移到纳米孔制备装置2中，即电解装置 20和电化学腐蚀装置30对其进行电化学扩孔处理，电解抛光可以去除材料表面的氧化皮、油污等，使不锈钢表面平整，无其它杂物，是实现不锈钢表面纳米孔均匀分布的前提条件；电化学扩孔过程中通过合理配置混合液，调整电流密度，时间、温度等工艺，使处理得到的不锈钢的表面平整，纳米孔的孔径较小，分布均匀。

将带有表面纳米孔的不锈钢经过清洗干燥处理，清洗液选用乙醇或去离子水，将不锈钢表面清洗干净，再放入涂层制备装置中，即在电镀设备50进行电镀处理，得到Ni-X/MC或Ni-X/NS₂层，在清洗槽8中清洗干净后，在热处理装置一80中进行热处理，再在改性装置60中进行表面改性处理得到具有纳米(Ni-X/MC或Ni-X/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层，最后在热处理装置二70中进行加热流平固化处理，得到不锈钢基耐蚀耐磨涂层。

实施例3不锈钢的表面纳米孔的制备方法

本实施例的不锈钢的表面纳米孔的制备方法，包括以下步骤：

S1.将不锈钢放置在酸洗除油机101进行表面预处理；通过转移装置将不锈钢转移到打磨装置102中；

S2.在室温条件下，将表面清理后的不锈钢作为阳极，石墨电极作为阴极，在电解装置中，以30wt.％～50wt.％的硫酸和50wt.％～70wt.％的磷酸的混合溶液为电解抛光液，在电压为10～40V，抛光时间为2～5min；

S3.将步骤S₂的电解抛光后的不锈钢作为阳极，石墨电极作为阴极，放置在电化学腐蚀装置的体积分数为5％～10％的HClO₄和90％～95％的(CH₂OH)₂的混合液中，工作电压为10～40V，温度为-10～0℃，反应8～15min；得到表面具有纳米孔的不锈钢。

对比例1

申请号为CN201410821884.7的一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法，包括以下步骤：

Y1.将1mm厚不锈钢板线切割成30mm×20mm的试样；

Y2.将不锈钢放入836型金属清洗液超声清洗15min，进行脱脂处理；

Y3.采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对脱脂后的不锈钢进行电化学抛光，获得镜面表面；电化学抛光工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电解抛光液为由浓度为300ml/L硫酸，600ml/L磷酸，30ml/L丙三醇构成的水溶液，抛光液温度85℃，采用恒流法，电流密度50A/dm²，抛光时间3min；每个步骤之间，不锈钢试样均需用去离子水清洗干净后，再进行下一步骤；

Y4.不锈钢钝化处理：将抛光过的不锈钢放入50％的硝酸溶液中进行钝化处理，获得致密的氧化膜；钝化工艺：钝化时间为20min，温度为室温。钝化后用去离子水冲洗干净再放入配好的磷酸溶液中进行电化学腐蚀；

Y5.不锈钢电化学腐蚀：采用WYK-15010K直流稳压稳流电源对钝化处理后的不锈钢试样进行电化学腐蚀，获得有序微孔结构；电化学腐蚀工艺：不锈钢试样作阳极，高纯石墨片作阴极，阴极与阳极面积比3:1，阴极阳极间距50mm，电化学腐蚀液为磷酸浓度为15g/L的水溶液，溶液温度0-5℃，采用恒电流法，电流密度为5A/dm²，腐蚀时间120min；根据不锈钢制品的用途及要求，可通过调整电化学腐蚀液的磷酸浓度大小控制微孔直径，调整电化学腐蚀时间控制微孔深度。

对对比例1得到的不锈钢表面进行金相观察，如图4所示，其孔的大小约为 300nm。

图2为未处理的不锈钢钢板表面放大100倍的金相照片，由图可知不锈钢表面比较粗糙；图3为实施例3经过纳米造孔后的不锈钢表面SEM照片，由图可知，处理后的不锈钢表面平整，纳米孔的孔径较小，分布均匀；纳米孔的孔径明显大于实施例3的孔径，且分布不够均匀。

实施例4不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

实施例3方法制备得到不锈钢的表面纳米孔的基础上，制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法，包括以下步骤：

S4.制备Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂涂层

将上述表面具有纳米孔的不锈钢放置在电镀装置中进行电镀，电镀液由 80～120g/L硫酸镍、15～30g/L硫酸铜、80～100g/L柠檬酸钠、15～30g/L氯化钠， 20～40g/L硼酸配置而成，电镀液的pH为4.0～6.0；将电镀液添加0.1～10g/L的 MC或NS₂耐磨粒子，耐磨粒子均匀分散在电镀液中；使不锈钢表面得到含量 30wt.％铜的Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂层；

S5.将获得的Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂层进行在热处理装置一80中热处理，热处理温度为300～400℃，保温2～4h；得到带有Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂涂层的不锈钢；

S6.制备纳米(Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层

配置10wt.％～30wt.％的PTFE悬浊液，添加2～8g/L的MC或者10～15g/L 的NS₂粘接剂，得到复合悬浊液；将配置好的复合悬浊液超声波分散2～4h，超声波功率采用25～40KHz；将带有Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂涂层的不锈钢浸入悬浊液中，浸没10～30min；干燥10～30min后，继续浸入，反复多次；得到具有纳米(Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂)涂层的不锈钢；

S7.将获得的具有纳米(Ni-Cu/MC或Ni-Cu/NS₂)+(PTFE/MC或PTFE/NS₂) 涂层的不锈钢置于热处理装置二70中，300℃～350℃加热流平固化处理，获得不锈钢基耐蚀耐磨涂层。

实施例5不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

实施例3方法制备得到不锈钢的表面纳米孔的基础上，制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法与实施例7基本相同，其不同之处在于，步骤S4中，将电镀液添加10g/L的SiC耐磨粒子；步骤S5中，配置30％的PTFE悬浊液，添加2g/L的SiC粘接剂；步骤S6中，浸泡30min，干燥30min后，继续浸入6 次；其余步骤与实施例4的制备方法相同。

实施例6不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

实施例3方法制备得到不锈钢的表面纳米孔的基础上，制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法与实施例7基本相同，其不同之处在于，步骤S4中，将电镀液添加4.5g/L的SiC耐磨粒子；步骤Y21中，配置15％的PTFE悬浊液，添加6g/L的SiC粘接剂；步骤Y22中，将配置好的复合悬浊液超声波分散2h，超声波功率采用40KHz；步骤Y23中，浸泡15min，干燥30min后，继续浸入 6次；其余步骤与实施例4的制备方法相同。

实施例7不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

实施例3方法制备得到不锈钢的表面纳米孔的基础上，制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法与实施例4基本相同，其不同之处在于，步骤S4中，将电镀液添加10g/L的MoS₂耐磨粒子；其余步骤与实施例4的制备方法相同。

实施例8不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

实施例3方法制备得到不锈钢的表面纳米孔的基础上，制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法与实施例4基本相同，其不同之处在于，步骤S4中，将电镀液添加15g/L的MoS₂耐磨粒子；其余步骤与实施例4的制备方法相同。

对比例2不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的制备方法

将对比例1中制得的表面有序微孔结构不锈钢进行制备不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构，其制备方法与实施例9相同。

将实施4～实施例8和对比例2中制备得到的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构进行涂层的盐雾试验、耐磨实验和耐酸碱实验。具体实验方法如下：

(1)盐雾试验：按照GB/T10125-2012标准进行240h中性盐雾试验，常温下3.5ωt％中性盐水浸泡1000h。

(2)耐酸碱实验：耐酸实验在70℃，0.5mol/L的H₂SO₄+2ppm HF环境中测试腐蚀电流；耐碱实验在60℃下，0.1mol/L的NaOH环境中测试腐蚀电流。

其具体实验数据见表1。

表1

图5～图6为实施例6经过步骤Y1后得到的Ni-Cu/SiC涂层的SEM照片和纳米Ni-Cu/SiC+PTFE/SiC涂层不锈钢结构的SEM照片。电镀涂层表面粗糙度较高，这导致涂层的摩擦系数大和耐腐性能下降，经过PTFE等浸泡后的表面，凹凸部位有效地被PTFE等粒子填充，表面平整度提高，耐腐性能和表面润滑效果提高。

图7为实施例6方法制备得到的不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构在70℃下，0.5M H₂SO₄+2ppmHF溶液环境测试的动电位极化曲线，曲线表面涂层的腐蚀电流为 0.43μA/cm²，涂层的抗腐蚀性能优异。

由实验结果表明，本不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构具有极强的抗酸碱性及耐磨性，可广泛应用于酸碱性环境，海水环境腐蚀强烈的工作环境，具有巨大的经济效益。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护之内。

Claims (7)

1.一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，包括依次设置的表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置、清洗干燥装置、涂层制备装置和控制器；

所述表面预处理装置，包括依次设置的酸洗除油机、用于转移预处理后的不锈钢的传送装置和打磨装置；

所述纳米孔制备装置包括电解装置和电化学腐蚀装置；所述涂层制备装置包括依次设置的电镀装置、热处理装置一、改性设备、热处理装置二；

所述控制器分别与表面预处理装置、转移装置、纳米孔制备装置和涂层制备装置通迅连接。

2.根据权利要求1所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述传送装置的上方设有干燥器，用于干燥酸洗除油后的不锈钢。

3.根据权利要求2所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述电解装置为不锈钢电解抛光机。

4.根据权利要求2所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述热处理装置一为辊底式炉、步进式炉、台车式炉、外部机械化室式炉、链式炉、转底式炉、振底式炉、罩式炉的任意一种；所述热处理装置二为氩气或氮气保护下的可控气氛热处理炉。

5.根据权利要求2所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述电镀装置的上方设有耐磨粒子添加口。

6.根据权利要求2所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述清洗干燥装置包括超声波清洗仪和烘干机，所述清洗干燥装置的清洗液为乙醇或去离子水。

7.根据权利要求2所述不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统，其特征在于，所述改性设备内设有超声分散装置用于分散改性液。