复合涂层及其制备方法技术

本公开提供了一种复合涂层和制备所述复合涂层的方法。所述复合涂层包括聚合物层、金属中间层和非晶态金属涂层。所述聚合物层在基材上形成并充当扩散阻挡层，其厚度和密度足以防止腐蚀性物质渗透到所述基材中。所述金属中间层形成于所述聚合物层与所述非晶态金属涂层之间，以提高所述非晶态金属涂层与所述基材的附着力。的附着力。的附着力。

【技术实现步骤摘要】
复合涂层及其制备方法


[0001]本公开涉及一种复合涂层，特别是一种非晶态金属/聚合物复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]电镀在工业上用于表面改性已有100多年的历史，是一种在表面上形成厚实、坚固且耐腐蚀涂层的常规技术。电镀工艺简单、快捷、方便并且成本相对较低。因此，今天，它是改善金属表面特性的主流技术。然而，典型的Cr或Ni电镀工艺会在水中产生大量的工业污染物，从而导致严重的水污染。随着对环保涂层需求的增加，迫切需要一种替代电镀的绿色技术。
[0003]采用无污染磁控溅射工艺沉积的非晶态金属涂层具有许多优异机械性能，例如高硬度、高耐磨、抗疲劳等，并且有望成为下一代绿色涂层。然而，溅射非晶态金属涂层作为保护层的应用受到限制，因为它存在技术障碍，即沉积的涂层往往含有裂纹和孔隙，因此不能保护下面的基材免受腐蚀环境的影响。
[0004]因此，需要一种能够消除或至少减少上述缺点和问题的新颖涂层。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本公开提供一种复合涂层，其包括聚合物层、金属中间层和非晶态金属涂层。聚合物层在基材上形成并充当扩散阻挡层，其厚度和密度足以防止腐蚀性物质渗透到基材中。金属中间层形成于聚合物层与非晶态金属涂层之间，以提高非晶态金属涂层与基材的附着力。
[0006]本文提供了一种复合涂层，其包括：用于覆盖基材的表面的聚合物层，所述聚合物层为硅烷层或聚对二甲苯层，所述硅烷层包括基于硅的聚合物，所述聚对二甲苯层由聚对二甲苯C组成；具有晶体结构并覆盖聚合物层的金属中间层；以及非晶态金属涂层，所述非晶态金属涂层覆盖所述金属中间层，使得所述金属中间层夹在所述聚合物层和所述非晶态金属涂层之间。
[0007]在某些实施方案中，基于硅的聚合物是三乙氧基甲基硅烷、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷在溶胶
‑
凝胶工艺下的反应产物。
[0008]在某些实施方案中，硅烷层还包含二氧化硅。
[0009]在某些实施方案中，聚合物层具有5μm至10μm的厚度。
[0010]在某些实施方案中，金属中间层由与非晶态金属涂层中存在的金属相同的金属组成。
[0011]在某些实施方案中，金属中间层由钛、铝或铬组成。
[0012]在某些实施方案中，金属中间层具有20nm至50nm的厚度。
[0013]在某些实施方案中，非晶态金属涂层包含锆、铜、镍、铝、钛、铁、钯或其组合。
[0014]在某些实施方案中，非晶态金属涂层由基于锆的非晶态合金、基于铜的非晶态合
金、基于镍的非晶态合金、基于铝的非晶态合金、基于钛的非晶态合金、基于铁的非晶态合金或基于钯的非晶合金组成。
[0015]在某些实施方案中，非晶态金属涂层由具有化学式Zr
w
Cu
x
Al
y
Ni
z
的非晶态金属组成(以％)，其中w是从47到58，x是从25到31，y是从10到15，z是从6到10。
[0016]在某些实施方案中，非晶态金属涂层的厚度为200nm至1000nm。
[0017]本专利技术提供一种上述复合涂层的制备方法，所述聚合物层为硅烷层，所述方法包括：通过溶胶
‑
凝胶工艺在基材的表面上形成硅烷层；通过磁控溅射在硅烷层上形成金属中间层；通过磁控溅射在金属中间层上形成非晶态金属涂层，从而形成复合涂层。
[0018]在某些实施方案中，形成硅烷层的步骤包括：在基材的表面上涂布硅烷溶液；以及固化硅烷溶液，从而形成硅烷层。
[0019]在某些实施方案中，硅烷溶液通过以下来制备：将至少三乙氧基甲基硅烷、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷、胶态二氧化硅和有机溶剂混合形成混合溶液；并且将混合溶液在70℃加热以形成硅烷溶液；在基材上浸涂或其他溶胶
‑
凝胶工艺后，硅烷溶液在80至120℃范围内的温度固化以形成硅烷层。
[0020]在某些实施方案中，在形成金属中间层的步骤之前，通过等离子体处理硅烷层的暴露表面。
[0021]本专利技术提供一种上述复合涂层的制备方法，所述聚合物层为聚对二甲苯层，所述方法包括：通过化学气相沉积在基材的表面上形成聚对二甲苯层；通过磁控溅射在聚对二甲苯层上形成金属中间层；通过磁控溅射在金属中间层上形成非晶态金属涂层，从而形成复合涂层。
[0022]在某些实施方案中，形成聚对二甲苯层的步骤包括：在气相中将聚对二甲苯C前体分解成自由基；以及将自由基沉积于基材的表面上，从而形成聚对二甲苯层。
[0023]在某些实施方案中，聚对二甲苯C前体在600℃至800℃的温度分解。
[0024]在某些实施方案中，在形成金属中间层的步骤之前，通过等离子体处理聚对二甲苯层的暴露表面。
[0025]本文提供了一种制品，其包括主体和上述复合涂层，所述复合涂层形成在所述主体的表面上。
[0026]提供该
技术实现思路
以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。该
技术实现思路
并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用来帮助确定所要求保护的主题的范围。本专利技术的其他方面如以下实施方案所示公开。
附图说明
[0027]其中相似的参考数字指代相同要素或功能相似的要素的附图包含某些实施方案的图以进一步说明和阐明本专利技术的上述和其他方面、优点和特征。应当理解，这些附图描述了本专利技术的实施方案并且不旨在限制其范围。将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述和解释本专利技术，其中：
[0028]图1是描绘根据某些实施方案的复合涂层的示意图；
[0029]图2是描述根据某些实施方案的用于制造具有硅烷层的复合涂层的方法的流程
图；
[0030]图3是描述根据某些实施方案的用于制造具有聚对二甲苯层的复合涂层的方法的流程图；
[0031]图4A是扫描电子显微镜(SEM)图像，其显示硅基材上的AMC在低放大倍率下的横截面；
[0032]图4B是SEM图像，其显示AMC和硅基材之间的Ti中间层在高放大倍率下的横截面；
[0033]图5显示了AMC的X射线衍射(XRD)光谱；
[0034]图6显示了AMC/硅烷涂层的硬度测试结果；
[0035]图7为不锈钢基材上AMC/硅烷涂层与裸不锈钢(SS)在耐腐蚀测试中的腐蚀电流密度的对比；
[0036]图8显示了AMC/硅烷涂层在HRC
‑
DB测试后的光学图像；
[0037]图9显示了AMC/硅烷涂层的水接触角；
[0038]图10A显示了在胶带测试之后在抛光不锈钢(SS)、SS手术刀和镁合金上具有Al中间层的非晶态金属涂层；
[0039]图10B显示了胶带测试后在抛光SS和SS手术刀上具有Cr中间层的非晶态金属涂层；以及
[0040]图10C显示了胶带测试后在不锈钢、硅、镁合金和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合涂层，其包括：用于覆盖基材的表面的聚合物层，所述聚合物层为硅烷层或聚对二甲苯层，所述硅烷层包括基于硅的聚合物，所述聚对二甲苯层由聚对二甲苯C组成；具有晶体结构并覆盖所述聚合物层的金属中间层；以及非晶态金属涂层，所述非晶态金属涂层覆盖所述金属中间层使得所述金属中间层夹在所述聚合物层和所述非晶态金属涂层之间。2.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述基于硅的聚合物是三乙氧基甲基硅烷和(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷在溶胶
‑
凝胶工艺下的反应产物。3.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述硅烷层进一步包括二氧化硅。4.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述聚合物层具有5μm至10μm的厚度。5.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述金属中间层由与所述非晶态金属涂层中存在的金属相同的金属组成。6.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述金属中间层由钛、铝或铬组成。7.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述金属中间层具有20nm至50nm的厚度。8.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述非晶态金属涂层包含锆、铜、镍、铝、钛、铁、钯或其组合。9.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述非晶态金属涂层由基于锆的非晶态合金、基于铜的非晶态合金、基于镍的非晶态合金、基于铝的非晶态合金、基于钛的非晶态合金、基于铁的非晶态合金或基于钯的非晶合金组成。10.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述非晶态金属涂层由具有化学式Zr
w
Cu
x
A1
y
Ni
z
的非晶态金属组成(以％)，其中w是从47到58，x是从25到31，y是从10到15，z是从6到10。11.如权利要求1所述的复合涂层，其中所述非晶态金属涂层具有200nm至1000nm的厚度。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：王松，王惟臻，马蓉，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：