1.本发明涉及材料工程技术领域，特别是一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法。
背景技术：2.海洋核动力平台作为中国自主研发的新兴技术，是一种可移动的小型海上核电站。由于长期服役在海洋环境中，为了保证海洋核动力平台能够安全运行，需要对平台相关部件应用有效的腐蚀与防护措施。使用防护涂层是目前在核电站应用最广泛的防护措施，对于海洋核动力平台，根据其服役环境、服役时间等条件，使用的涂层需要具有优异的耐海洋腐蚀性能以及较长的使用寿命，同时兼备耐高温、耐核辐射以及耐磨等性能。
3.申请号为201910607531.x的专利中，公开了一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层及其制备工艺，涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，其中有机成膜物质质量占比40～ 60％，包括环氧树脂10～21％、改性有机硅树脂15～26％、聚酰胺树脂6～13％、润湿分散剂4～7％；微米级填料为石墨10～20％，碳化硅16～30％，聚四氟乙烯10～25％组合。本发明涂层制备工艺简单，成本低，所需制作原料市场可直接购得，不仅可用于海洋装备，也适用于航空、电力和化工等腐蚀环境中服役的传动部件。基于有机成膜物质的高耐蚀性、柔韧性，结合微米级填料的耐磨性和自润滑，使得该复合涂层具有高冲击韧性以及耐海洋腐蚀、耐磨和自润滑等优异的综合性能。
4.上述涂层在常温条件下，耐海洋腐蚀性能较强，能够对金属机体进行较长时间的保护，然而在高温(150-200℃)海洋环境下，耐腐蚀性能较差，难以有效保护金属基体，同时其不具有耐核辐射性能，因此其难以适用海洋核动力平台的服役环境，难以有效运用于海洋核动力平台。
技术实现要素：5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法，该涂层在高温海洋环境下具有较强的耐腐蚀性能，同时具有耐核辐照性能，能够广泛用于海洋核动力平台的相关部件中。
6.本发明是通过以下技术方案来实现的：
7.一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，所述涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，按质量百分比计，所述有机成膜物质占比40～60％；
8.所述有机成膜物质包括有机硅树脂和润湿分散剂；
9.所述微米级填料包括金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉；
10.所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为5～12:1；
11.所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:15-30:10-20:10-20；
12.所述有机硅树脂包括聚氨酯树脂和环氧树脂。作为本技术的一些可实施方式，所
述搪瓷釉料由sio2、al2o3、na2o、k2o、b2o3、coo、nio和caf2制备而成，其中，所述sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、b2o3、coo和nio混合物、caf2的质量比为 65～70:13～20:9～13:2～3:4～7。
13.作为本技术的一些可实施方式，所述有机成膜物质占比45-53％。
14.作为本技术的一些可实施方式，所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为7～10:1。
15.作为本技术的一些可实施方式，所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为 7:18-25:12-18:12-28。
16.作为本技术的一些可实施方式，所述金属粉为fe、cr、ni、v、ti、nicraly合金中的任意一种或多种组合。
17.作为本技术的一些可实施方式，所述耐磨润滑粉为ws2、mos2、sic中的任意一种或多种组合。
18.此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种如上所述的耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
19.s1将所述环氧树脂、润湿分散剂配置成有机成膜物质；
20.s2将所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉加入所述成膜物质中，充分混合后加入聚氨酯树脂并充分搅拌，制得第一浆料；
21.s3通过二甲苯调节所述第一浆料粘度、其次过滤，得到第二浆料；
22.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体表面，固化后即得所述涂层。
23.作为本技术的一些可实施方式，步骤s2中加入固化剂后搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为8-13min。
24.作为本技术的一些可实施方式，步骤s3中，所述第一浆料的粘度调节为20-28秒。
25.相较现有技术，本发明的有益效果是：
26.本发明制备的复合涂层具有高冲击韧性以及耐高温海洋腐蚀、耐高温核辐射、耐磨和自润滑等优异的综合性能；同时还具有极高的致密度。
27.本发明复合涂层的性能指标如下：针对普通碳钢、合金钢、轴承钢、铝青铜、铜基复合材料等轴承、衬套加工材料，经该耐高温、耐海洋腐蚀、耐磨、自润滑复合涂层涂覆后，涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm。涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经1000h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏；在200-250℃经1.7
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层未出现剥落、起泡破坏。
附图说明
28.图1：实施例1中辐照前后的涂层对比图；其中，左图为辐照前，右图为辐照后；
29.图2：实施例1中涂层的低倍数和高倍数扫描电镜图；其中，(a,b)为涂层表面；(c,d)为涂层划痕；
30.图3：实施例1中涂层的热力学图谱；(a)dsc；(b)tga；
31.图4：实施例2中涂层的辐照前后的涂层对比图；其中，左图为辐照前，右图为辐照后；
32.图5：实施例2中涂层的电镜扫描图；
33.图6：实施例2中涂层的电镜扫描图；
34.图7：实施例2中涂层的电镜扫描图；
35.图8：涂层的表面核辐照图；
36.图9：涂层的表面锈蚀图。
具体实施方式
37.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.在核辐射环境中，涂层的失效主要来自两个方面，一个是核辐射对涂层中有机硅树脂的破坏，另一个是核辐射对涂层中微米级填料的破坏。核电站中的核辐射主要是γ辐射和中子辐射，γ辐射对应于有机树脂的破坏，中子辐射对应于微米级填料的破坏。因此需要提高涂层的耐腐蚀性能，需要从有机树脂和微米级填料填料两方面着手，即提高有机树脂和无机填料的抗辐射性能。
39.现有技术中，公开的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层及其制备工艺，该涂层在常温条件下，耐海洋腐蚀性能较强，能够对金属机体进行较长时间的保护，然而在高温海洋环境下，耐腐蚀性能较差，难以有效保护金属基体，同时其不具有耐核辐射性能，因此其难以适用海洋核动力平台的服役环境，难以有效运用于海洋核动力平台。
40.基于此，本发明提出了一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，所述涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，按质量百分比计，所述有机成膜物质占比40～60％；
41.所述有机成膜物质包括有机硅树脂和润湿分散剂；
42.所述微米级填料包括金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉；
43.所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为5～12:1；
44.所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:15-30:10-20:10-20。
45.所述有机硅树脂包括聚氨酯树脂和环氧树脂。
46.本发明中的有机硅树脂具有持续耐高温功能，石墨具有润滑耐磨功能，本发明中的耐磨润滑剂不仅具有耐磨润滑性，同时还具有优良的学性能、抗腐蚀性能，本发明中选用的金属粉具有一定的耐高温、耐核辐射性能、搪瓷釉料具有一定的耐高温性能，润湿分散剂具有分散性能，能够避免填料沉底，提高原料的混合均匀度；在配置过程中发现，即使有机硅树脂具有耐高温性能，则由有机成膜物质、石墨和耐磨润滑粉三者混合制备的涂层，依然难以发挥高温抗盐雾腐蚀功能；将有机成膜物质、石墨、耐磨润滑粉、搪瓷釉料四者混合制备的涂层，在高温下具有一定的抗盐雾腐蚀功能，但是其致密度低；将有机成膜物质、石墨、润滑耐磨粉、金属粉四者混合制备的涂层，具备一定的耐核辐射功能，致密度得以提升，但是电镜观察依然存在裂纹，高温抗盐雾腐蚀功能依然较差；通过有机成膜物质、石墨、耐磨润滑粉、金属粉和搪瓷釉料混合制备的涂层，在高温下具有极强的耐盐雾腐蚀性能，同时涂层具有极强的耐核辐射性能、优良的力学性能以及高致密度。本发明通过将有机和无机材料杂化制备复合涂层，能够显著提高涂层的高温耐盐雾腐蚀性能并且使复合涂层具备显著
的耐辐射性能，而在保证涂层的耐腐蚀性能和耐辐射性能的同时，不能降低涂层的其他性能，如耐磨、润滑性能等。
47.此外，有机成膜物质和填料之间的配比直接决定涂层耐磨性能的好坏，当有机硅树脂的含量较高时，涂层表现出较高的摩擦系数，随着有机硅树脂含量的降低，涂层的摩擦系数逐渐降低，主要因为有机硅树脂含量较高时，外界循坏往复摩擦作用力主要作用于树脂上，而树脂本身耐磨损性能较差，因此摩擦系数较高；经测试，石墨与耐磨润滑粉协同的复合涂层摩擦系数曲线波动相对较少，摩擦系数随着摩擦时间的延长，逐渐的增大，然后达到稳定的状态，形成一个稳定存在的平台，此时涂层与摩擦之间的润滑膜达到稳定状态。而且，随着填料含量的增加，涂层达到稳定状态的时间缩短，进一步说明填料含量的增加，有助于提高涂层的润滑性能，同时涂层达到稳定状态的时间缩短。
48.为了进一步提高所述涂层的高温耐盐雾腐蚀功能、耐核辐照性能以及耐磨性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述搪瓷釉料的组分及配比作出了进一步限定，即所述搪瓷釉料由sio2、al2o3、na2o、k2o、b2o3、coo、nio和caf2制备而成，其中，所述sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、b2o3、coo和nio混合物、caf2的质量比为 65～70:13～20:9～13:2～3:4～7。
49.通过进一步限定搪瓷釉料的用量，能够提高搪瓷釉料的耐高温性以及耐腐蚀性，进而提高涂料在高温下的耐盐雾腐蚀性能；该搪瓷釉料制备涂层后，经检测，具备不明显的抗核辐射性能，但是其与其他涂料中的其他成分混合配置后，能够有效提升涂料的耐核辐照性能；同时其与金属粉复配能够显著提高涂料的致密度、耐磨性能以及耐高温盐雾腐蚀性能，发挥了极为显著的作用；此外，金属粉在氧化过程中产生体积膨胀从而使涂层具有良好耐腐蚀性能和防护效果，同时新制搪瓷釉料能够调节涂层的热膨胀系数，进而减少有机硅涂层和金属基体材料之间存在的热膨胀系数差异，减少应力累积，进而减少裂纹产生，提高涂层的高温耐盐雾腐蚀性能。
50.为了进一步提高所述涂层的性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述有机成膜物质占比作出了进一步限定，即所述有机成膜物质占比45-53％。
51.为了进一步提高所述涂层的性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比作出了进一步限定，即所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为7～10:1。
52.为了进一步提高所述涂层的性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述所述钛粉、搪瓷釉料、石墨和碳化硅质量比作出了进一步限定，即所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:18-25:12-18:12-28。在实际使用时，金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比决定其耐核辐照性能、耐高温盐雾腐蚀性能、自润滑、耐磨性能的强弱，通过调节各自的质量比，能够提高其与海洋核动力平台所处环境的适配度，进而提高涂层对海洋核动力平台相关器件的保护性能。
53.为了进一步提高所述涂层的高温耐腐蚀性能、高温耐核辐照性能、耐磨性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述金属粉种类作出了进一步限定，即所述金属粉为fe、cr、ni、 v、ti、nicraly合金中的任意一种或多种组合。
54.为了进一步提高所述涂层的耐磨润滑性以及高温耐腐蚀性能，作为本技术的一些可实施方式，对所述耐磨润滑粉的种类作出了进一步限定，即所述耐磨润滑粉为ws2、mos2、
sic 中的任意一种或多种组合。
55.在涂层配置过程中发现，涂层的性能好坏除与其原料有关之外，还与其制备方法有关，为使涂层各方面性能均能达到最佳，本发明还提供了一种如上所述的耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
56.s1将所述环氧树脂、润湿分散剂配置成有机成膜物质；
57.s2将所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉加入所述成膜物质中，充分混合后加入聚氨酯树脂并充分搅拌，制得第一浆料；
58.s3通过二甲苯调节所述第一浆料粘度、其次过滤，得到第二浆料；
59.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体表面，固化后即得所述涂层。
60.本发明制备方法简单，在实际生产过程中，制备效率高，且制备的成品性能高，有利于推广。
61.为了进一步提高所述涂层的性能，作为本技术的一些可实施方式，对步骤s2中的搅拌速度和搅拌时间作出了进一步限定，即步骤s2中加入固化剂后搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为8-13min。在实际制备过程中，制得的第一浆料往往会产生很多气泡，直接影响涂层的致密度和性能，为了克服该缺陷，步骤s2中将聚氨酯树脂放至最后添加，且将速度调为低速搅拌。
62.为了进一步提高所述涂层的性能，作为本技术的一些可实施方式，对步骤s3中的第一讲料的粘度作出了进一步限定，即步骤s3中，所述第一浆料的粘度调节为20-28秒。
63.因本发明制备的涂层兼具耐高温盐雾腐蚀功能、耐核辐照性能、耐磨性能以及自润滑性能等，其专门针对海洋核动力平台的相关部件，在实际运用时，具有极为重要的意义。
64.下面结合具体实施方式对本技术所述涂层的制备进行更近一步地详细说明；值得说明的是：实施例中的各种原料均为市售产品。
65.实施例1
66.s1按质量比为65：20：13：2：6称取sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、 b2o3、coo和nio混合物和caf2，并将其放入行星式砂磨机中球磨至原料粒径为1μm～10μm，即得所述搪瓷釉料；
67.s2按质量比为5:1称取环氧树脂和eco-2330炭黑颜料分散剂，并将其置于砂磨机中，配置成有机成膜物质；
68.s3按质量分级计：将所述微米级填料60％(cr粉混合物、搪瓷釉料、石墨、mos2的质量比为7:15:20:10)加入所述有机成膜物质40％中，充分混合后，加入环氧树脂质量5％的聚氨酯树脂，并以400/min搅拌13min，待充分搅拌后，制得第一浆料；
69.s4通过二甲苯调节所述第一浆料粘度至24秒、其次过滤，得到第二浆料；
70.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体(普通碳钢、合金钢、轴承钢、铝青铜、铜基复合材料等轴承或衬套加工材料均可)表面，常温固化后即得所述涂层。
71.将上述制备的搪瓷釉料加入无水乙醇中充分混合，并放入超声波震动仪上进行震动后，将其喷涂到经过喷砂处理的金属基体品表面，经过870℃烧制处理300s取出空冷；釉料涂层在100℃、盐和水蒸气环境中经100h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏，在100℃环境中经 1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破
坏，因此，其高温耐盐雾腐蚀性能和高温耐辐射性较差；
72.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经500h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏；在200℃经1.7
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层未出现剥落、起泡破坏，如图1所示，其中左图为未经辐照的涂层，右边为辐照后的涂层(注意：图中中间痕迹为cr-ni丝捆绑固定痕迹而非辐照损伤)；此外，还对涂层进行电镜观察(如图2所示)和耐热性能进行测试(如图3所示)。
73.图2为涂层的表面以及划痕小倍数及放大扫描电镜图，从图中观察可以看到在涂层的表面有大量交错的层状物质，该物质为所添加的润滑石墨；当涂层表面发生往复循环滑动摩擦时，层状凸起石墨受到挤压力的作用，堆叠的层状石墨被压实，随着往复循环滑动时间的增长，层状石墨粘附在对磨副不锈钢球上，涂层表面存在轻微的黏着磨损现象，并没有发生大规模片状石墨疲劳剥落现象，说明石墨与粘结剂树脂具有较好的结合力；此外，在该倍数下未出现明显裂纹，体现涂层致密度极高。
74.实施例2
75.s1按质量比为68：19：9：3：6称取sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、 b2o3、coo和nio混合物和caf2，并将其放入行星式砂磨机中球磨至原料粒径为1μm～10μm，即得所述搪瓷釉料；
76.s2按质量比为12:1称取环氧树脂和eco-2330炭黑颜料，并将其置于砂磨机中，配置成有机成膜物质；
77.s3按质量分级计：将所述微米级填料45％(v粉、搪瓷釉料、石墨和ws2的质量比为 7:20:18:17)加入所述有机成膜物质55％中，充分搅拌，其后加入环氧树脂质量6％的聚氨酯树脂，并以600r/min搅拌8min，待充分搅拌后，制得第一浆料；
78.s4通过二甲苯调节所述第一浆料粘度至23秒、其次过滤，得到第二浆料；
79.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体(普通碳钢、合金钢、轴承钢、铝青铜、铜基复合材料等轴承或衬套加工材料均可)表面，常温固化后即得所述涂层。
80.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经500h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏；在200℃在经1.7
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层未出现剥落、起泡破坏，，涂层仅发生轻微氧化，未出现剥落、起泡破坏，如图4所示；涂层经电镜，如图5所示，观察未出现明显裂纹，其致密度极高。
81.实施例3
82.s1按质量比为70：15：10：2.5：5称取sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、 b2o3、coo和nio混合物和caf2，并将其放入行星式砂磨机中球磨至原料粒径为1μm～10μm，即得所述搪瓷釉料；
83.s2按质量比为10:1称取环氧树脂和eco-2330炭黑颜料，并将其置于砂磨机中，配置成有机成膜物质；
84.s3按质量分级计：将所述微米级填料50％(铁粉、搪瓷釉料、石墨、nicraly和v粉混
合物的质量比为7:20:13:20)加入所述有机成膜物质50％中，充分混合后，加入环氧树脂质量5.8％的聚氨酯树脂，并以400-600r/min搅拌8-13min，待充分搅拌后，制得第一浆料；
85.s4通过二甲苯调节所述第一浆料粘度至24秒、其次过滤，得到第二浆料；
86.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体(普通碳钢、合金钢、轴承钢、铝青铜、铜基复合材料等轴承或衬套加工材料均可)表面，常温固化后即得所述涂层。
87.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经1000h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏；在250℃经1.7
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层未出现剥落、起泡破坏，如图6所示；涂层经电镜观察未出现明显裂纹，其致密度极高。
88.实施例4
89.s1按质量比为67：18：10：3：5称取sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、 b2o3、coo和nio混合物和caf2，并将其放入行星式砂磨机中球磨至原料粒径为1μm～10μm，即得所述搪瓷釉料；
90.s2按质量比为8:1称取环氧树脂和eco-2330炭黑颜料，并将其置于砂磨机中，配置成有机成膜物质；
91.s3按质量分级计：将所述微米级填料48％(钛粉、搪瓷釉料、石墨和碳化硅的质量比为 7:23:16:25)加入所述有机成膜物质52％中，充分混合后，加入环氧树脂质量5..3％de聚氨酯树脂，并以500r/min搅拌10min，待充分搅拌后，制得第一浆料；
92.s4通过二甲苯调节所述第一浆料粘度至24秒、其次过滤，得到第二浆料；
93.s4将所述第二浆料喷涂到金属机体(普通碳钢、合金钢、轴承钢、铝青铜、铜基复合材料等轴承或衬套加工材料均可)表面，固化后即得所述涂层。
94.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经1000h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏；在250℃经1.7
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层未出现剥落、起泡破坏，如图7所示；涂层经电镜观察未出现明显裂纹，其致密度极高。
95.对比例1
96.相较实施例4，将钛粉、搪瓷釉料、石墨和碳化硅的质量比更改为7:10:35:10；其余步骤与参数均同实施例4。
97.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.3，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≤5个月，耐盐雾腐蚀寿命≤2个月，冲击韧性≤50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经100h加速腐蚀后涂层出现腐蚀，如图9(a)所示；在100℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏，如图8(画圈处)所示；涂层经电镜观察出现明显裂纹，其致密度低。
98.将实施例4和对比例1中的涂层的耐热性能进行对照，如图3所示，通过图3可知：环氧树脂的玻璃化转变温度没有发生明显的改变，聚氨酯树脂的玻璃化转变温度发生降低，说明此时较高含量的石墨在一定程度上影响了有机硅树脂固化；并且观察涂层的耐热温度，可以看到涂层的起始分解温度为231℃和最终分解温度大约为491℃，相对于纯清漆树
脂涂层的起始分解温度和最终分解温度都有很大程度的降低，与力学性能观察结果相协同，说明较高含量层状石墨的添加确实会对树脂的固化交联产生一定的影响，影响三维网状结构的形成，造成树脂/石墨复合涂层耐热性能的下降。
99.对比例2
100.相较实施例4，将sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、b2o3、coo和nio混合物、caf2的质量比更改为80：5：10：5：10；其余步骤与参数均同实施例4。
101.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.3，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经350h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏，如图9(b)所示；在200℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现些许裂纹，其致密度较低。
102.对比例3
103.相较实施例4，将有机成膜物质的质量百分比更改为30％；其余步骤与参数均同实施例4。
104.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经300h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏，如图9(c)所示；在200℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现些许裂纹，其致密度较低。
105.对比例4
106.相较实施例4，将有机硅树脂与润湿分散剂的质量比更改为3:12；其余步骤与参数均同实施例4。
107.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经300h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏，如图9(d)所示；在200℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现些许裂纹，其致密度较低。
108.对比例5
109.相较实施例4，将钛粉换为陶瓷釉料；其余步骤与参数均同实施例4。
110.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在100℃、盐和水蒸气环境中经120h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏，如图9(e)所示，其高温抗腐蚀性能较釉料涂层好一些；在常温经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察明显裂纹，其致密度低。
111.对比例6
112.相较实施例4，将陶瓷釉料换为钛粉；其余步骤与参数均同实施例4。
113.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在100℃、盐和水蒸气环境中经200h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏；在200℃经1.6
×
105gy的γ射线辐
射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现些许裂纹，其致密度较低。
114.对比例7
115.相较实施例4，将陶瓷釉料换为钙长石；其余步骤与参数均同实施例4。
116.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在100℃、盐和水蒸气环境中经80h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏；在100℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现裂纹，其致密度较低。
117.对比例8
118.相较实施例4，将钛粉换为铝粉；其余步骤与参数均同实施例4。
119.上述涂层性能测试结果：涂层往复摩擦系数≤0.1，磨损率≤4.0
×
10-5
mm3/(nm)，耐海水浸泡腐蚀寿命≥5个月，耐盐雾腐蚀寿命≥2个月，冲击韧性≥50cm；涂层在200℃、盐和水蒸气环境中经300h加速腐蚀后涂层出现剥落破坏；在200℃经1.6
×
105gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0
×
10
18
n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏；涂层经电镜观察出现裂纹，其致密度较低。
120.通过实施例1-4和对比例1-7可知：实施例1-4中的涂层各方面性能均将好，特别是其耐高温盐雾腐蚀性能和高温耐辐射性能显著，同时还具有极高的致密度，进一步提高了涂层的耐核辐照性能和高温耐盐腐蚀性能；而对比例中，对比例1中微米级填料中各组分的比例进行了调节，对比例2中搪瓷釉料中的比例进行了调节，对比例3中有机成膜物质的百分含量进行了调节，对比例4中有机硅树脂含量进行了调节，均导致涂层的耐高温耐盐雾腐蚀性能、耐高温辐射性能以及致密度明显降低；对比例5中将钛粉换为搪瓷釉料，因搪瓷釉料耐核辐照性能差，导致涂层难以抵抗核辐射，此外，虽然搪瓷釉料具有耐高温性能，但是其依然难以实现高温耐盐雾腐蚀功能，且涂层的致密度降低；对比例6中将搪瓷釉料换为了钛粉，虽然钛粉具有耐辐射功能，但是其因未与搪瓷釉料复配，导致涂层的高温耐辐射性能显著降低，与实施例1-4对比可知，搪瓷釉料和钛粉单独作用时均难以抵抗200℃高温辐射，但是二者复配后，耐高温辐射明显提升，体现二者的协同作用；对比例7中将搪瓷釉料换为钙长石，其耐高温盐雾腐蚀性能和高温耐辐射性能降低；对比例8中将金属粉进行更换后，制备的涂层较本发明涂层性能低。
121.以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
技术特征：1.一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层，其特征在于，所述涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，按质量百分比计，所述有机成膜物质占比40～60％；所述有机成膜物质包括有机硅树脂和润湿分散剂；所述微米级填料包括金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉；所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为5～12:1；所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:15-30:10-20:10-20；所述有机硅树脂包括聚氨酯树脂和环氧树脂。2.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述搪瓷釉料由sio2、al2o3、na2o、k2o、b2o3、coo、nio和caf2制备而成，其中，所述sio2和al2o3混合物、na2o和k2o混合物、b2o3、coo和nio混合物、caf2的质量比为65～70:13～20:9～13:2～3:4～7。3.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述有机成膜物质占比45-53％。4.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为7～10:1。5.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:18-25:12-18:12-28。6.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述金属粉为fe、cr、ni、v、ti、nicraly合金中的任意一种或多种组合。7.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层，其特征在于，所述耐磨润滑粉为ws2、mos2、sic中的任意一种或多种组合。8.一种如权利要求1-6任一项所述的耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1将所述环氧树脂、润湿分散剂配置成有机成膜物质；s2将所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉加入所述成膜物质中充分混合，其后，混合后其后加入聚氨酯树脂并充分搅拌，制得第一浆料；s3通过二甲苯调节所述第一浆料粘度、其次过滤，得到第二浆料；s4将所述第二浆料喷涂到金属机体表面，固化后即得所述涂层。9.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤s2中加入固化剂后搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为8-13min。10.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述第一浆料的粘度调节为20-28秒。
技术总结本发明公开了一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法，属于材料工程技术领域；该涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，微米级填料均匀分散在成膜基体中；按质量百分比计，有机成膜物质质量占比40～60％，所述有机成膜物质包括有机硅树脂和润湿分散剂；所述微米级填料包括金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉；所述有机硅树脂和所述润湿分散剂的质量比为5～12:1；所述金属粉、搪瓷釉料、石墨和耐磨润滑粉的质量比为7:15-30:10-20:10-20；发明制备的涂层具有高冲击韧性、耐高温盐雾腐蚀性能、耐高温核辐射性能、耐磨和自润滑等优异的综合性能，广泛适用于海洋核动力平台的相关部件中。力平台的相关部件中。
技术研发人员：王金龙
受保护的技术使用者：成都金科建茂新材料科技有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
