阅读说明：本技术 一种智能车库防腐蚀膜层及其制备方法 (Intelligent garage anti-corrosion film layer and preparation method thereof ) 是由 黄超 王春雷 陈长明 阎娟 黄仲佳 吴路路 孙宇峰 王刚 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明所述的一种智能车库防腐蚀膜层,包括至少一层氮化物保护膜层,所述氮化物保护膜层均包括碳化钒组成的底层、氮化钒铝混合化合物组成的中间层和膨化铬组成的第三层,以及制备上述防腐蚀膜层的方法。本发明所述的有益效果为：多层结构材质为VN/VAlN/CrB,属于金属化合物类,与有机类涂料相比其热膨胀系数与金属接近,性能更为稳定,防腐性能更好。(The invention relates to an intelligent garage anti-corrosion film layer which comprises at least one nitride protection film layer, wherein the nitride protection film layer comprises a bottom layer composed of vanadium carbide, a middle layer composed of a vanadium-aluminum nitride mixed compound and a third layer composed of expanded chromium, and a method for preparing the anti-corrosion film layer. The invention has the beneficial effects that: the multilayer structure material is VN/VAlN/CrB, belongs to metal compounds, and compared with organic coatings, the thermal expansion coefficient of the multilayer structure material is close to that of metal, the performance is more stable, and the corrosion resistance is better.)

一种智能车库防腐蚀膜层及其制备方法

技术领域

本发明涉及智能停车库的防腐蚀领域，具体是涉及一种智能车库防腐蚀膜层 及其制备工艺。

背景技术

智能车库一般装在地下室或室外，其受到潮湿空气的浸蚀，会产生生锈，特 别是沿海地区的智能车库，其收到海水湿气的腐蚀，十分影响使用寿命，或下雨 天锈水会弄脏停靠车辆。

目前，车库的钢结构部分大多采用防火涂料施工，车库的防火涂料的底涂层 宜采用重力或喷枪喷涂，大致分为薄型和厚型两种防护涂层。

薄型涂层的涂层厚度一般为2mm～7mm，喷涂其压力约为0.4MPa，底层 般喷2～3遍，每遍厚度不超过2.5mm，必须在上一遍干燥后，再喷涂后一遍面 层装饰涂料可用刷涂、喷涂或滚涂，一般饰涂1～2次，面层应颜色均匀，接茬 平整，最后一遍应作抹平处理，确保均匀平整，操作者应携带测厚仪检测涂层厚 度，并确保喷涂达到设计的厚度。

厚型的涂层厚度一般为8mm～15mm，呈粉状面，密度小，导热率低，耐 火极限可达2.5h～5.0h。厚型防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂，空气压カ0.4 MPa～0.6MPa，喷枪口直径6mm～10mm，配料时应严格按配合比加料或加稀 释剂，并使稠度适宜，边配边用。喷涂施工应分遍成活，每遍喷涂厚度宜为5mm～ 7mm，必须在上一遍基本干燥固化后，再喷涂后一遍。喷涂过程中，操作者应 采用测厚针检測涂层厚度，直至达到设计规定的厚度时，方可停止喷涂。

综上，车库的防腐涂层要求具有防火性能、防腐蚀性能，目前市场的防火涂 料基本能达到要求，但是还是存在以下缺陷：(1)涂料的具有老化性质，其使用 寿命(通常为20年)往往远低于车库的使用寿命(通常寿命设计为40年以上)， 需要定期进行修补；(2)由于防火涂料为有机物，车库结构件为金属，两者之间 的膨胀系数差异过多，在涂料的20年整体寿命内，漆类涂料在高温、日光照晒 下，会局部起泡，使得涂料层受到破坏，车库产生锈斑，导致雨天时室外停车库 的锈水弄脏停靠车辆，严重者局部腐蚀位置力学性能降低导致安全事故。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能车库防腐蚀膜层，包括至少一 层氮化物保护膜层，所述氮化物保护膜层均包括碳化钒(VN)组成的底层、氮化 钒铝混合化合物(VAIN)组成的中间层和膨化铬(CrB)组成的第三层。

上述一种智能车库防腐蚀膜层的制备方法，其步骤为，

S1：采用多弧真空蒸发沉积设备，其3个靶位分别安装1个铝靶、1个钒靶和一 个硼化铬靶，对3重靶分别在负偏压-900V，-1100V和-1200V下刻蚀清洗2min， 消除表面氧化膜及杂质；

S2：开启钒靶(99.95at.％)工作状态，电流设置为60A～75A，偏压为-50V～-55V的工艺条件下，设备中充氮气，沉积时间为6-8min得碳化钒(VN)过渡层；

S3：同时开启钒靶和铝靶工作状态，电流分别为60A～75A和30～45A，通高纯 氮气(>99.99％)流量为350sccm，沉积5-7min得氮化钒铝混合化合物(VAIN) 层；

S4：关闭钒靶和铝靶的工作状态，开启硼化铬靶的工作状态，电流设置为40 A～55A，偏压为-50V～-55V工艺条件下，沉积8-10min得膨化铬(CrB)层。

进一步的，可以选择循环交替S2、S3和S4，循环交替沉积碳化钒(VN)层、 氮化钒铝混合化合物(VAIN)层和膨化铬(CrB)层共3层，或更多层，制备出 纳米多层结构涂层，最后一层为膨化铬(CrB)层，防止表面获得高耐磨腐蚀性 能的盖面层。

及其制备方法，其采用的技术方案为：

本发明所述的有益效果为：(1)本发明的多层结构材质为VN/VAlN/CrB， 属于金属化合物类，与有机类涂料相比其热膨胀系数与金属接近。其性能更为稳 定；(2)采用钒、铝、铬金属元素进行沉积过程中反应成为具备惰性特征的VN、 VAlN和CrB金属化合物，同时具备防腐性能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附 图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所述的多层结构的防腐蚀膜层。

图2为720小时盐雾腐蚀后的多层结构的防腐蚀膜层。

图3为720小时盐雾腐蚀后涂层的能谱扫描结果。

具体实施方式

本发明所述的一种智能车库防腐蚀膜层，包括至少一层氮化物保护膜层，所 述氮化物保护膜层均包括碳化钒(VN)组成的底层、氮化钒铝混合化合物(VAIN) 组成的中间层和膨化铬(CrB)组成的第三层。

上述一种智能车库防腐蚀膜层的制备方法，其步骤为，

S1：采用多弧真空蒸发沉积设备，其3个靶位分别安装1个铝靶、1个钒靶和一 个硼化铬靶，对3重靶分别在负偏压-900V，-1100V和-1200V下刻蚀清洗2min， 消除表面氧化膜及杂质；

上述的3靶位可以分别安装3中不同材料，有利于多层结构的制备。3个靶 位负偏压的设置是分别对应三种靶材表面氧化膜、杂质的去除电压位。

S2：开启钒靶(99.95at.％)工作状态，电流设置为60A，偏压为-50V的工艺条 件下，设备中充氮气，沉积时间为6min得碳化钒(VN)过渡层；

S3：同时开启钒靶和铝靶工作状态，电流分别为60A和30A，通高纯氮气 (>99.99％)流量为350sccm，沉积5min得氮化钒铝混合化合物(VAIN)层； S4：关闭钒靶和铝靶的工作状态，开启硼化铬靶的工作状态，电流设置为40A， 偏压为-50V工艺条件下，沉积8min得膨化铬(CrB)层。

S5：可以选择重复S2、S3和S4，循环交替沉积碳化钒(VN)层、氮化钒铝混合 化合物(VAIN)层和膨化铬(CrB)层，形成3层复合膜，或6层或更多层的膜， 制备出纳米多层结构涂层，最后一层为膨化铬(CrB)层，防止表面获得高耐磨 腐蚀性能的盖面层。

多层结构涂层如图1所示，涂层总厚度h为2.257微米。

上述的第一层沉积VN是由于这种涂层与铁基体的结合强度高，起到过渡层 的作用，同时这种涂层也具有良好的耐腐蚀性能；表面覆盖采用CrB，是由于 CrB惰性高，具有良好的耐腐蚀性能，以及热稳定性。3种涂层的交替制备，涂 层之间的界面有利于进一步阻碍腐蚀的浸蚀。

将涂层置于烟雾实验机中，采用人工海水腐蚀液进行不同实验时间的盐雾腐 蚀性能测试，评估其防腐性能。腐蚀时间分别为240h、480h和720h，发现720h 的烟雾腐蚀之后，涂层仍保持较完整的结构，只是涂层的多层结构变成了模糊(见 图2)，可见本发明的多层涂层在海洋腐蚀环境中表现出良好的稳定性。

对腐蚀涂层进行截面元素分布图谱分析，发现经过720h的盐雾腐蚀并未导 致氯离子扩散到涂层中，说明多层涂层对海洋腐蚀环境的氯离子具有较好抗腐蚀 性能。

本发明的VN/VAlN/CrB多层结构防腐层和市场购买的钢结构防火涂料层性 能对比表如表1所示，可知，本发明获得的有利效果：(1)本发明的多层结构材 质为VN/VAlN/CrB，属于金属化合物类，与有机类涂料相比其热膨胀系数与金 属接近。在盐雾实验中，连续喷雾100度盐雾液720小时，未出现起泡脱落等现 象。(2)采用钒、铝、铬金属元素进行沉积过程中反应成为具备惰性特征的VN、 VAlN和CrB金属化合物，同时具备防腐性能(盐雾实验720h未出现锈斑、起 泡等)，根据盐务实验数据评定，其寿命高于40年。

表1 VN/VAlN/CrB多层结构防腐层和油漆涂层性能对比表：

VN/VAlN/CrB多层结构720小时盐雾实验局部变色的原因分析，采用能谱 分析对腐蚀后的涂层进行基体至涂层表面方向的扫描，共进行3个位置的能谱扫 描，见图3。其结果表明，涂层中并未被氯离子渗透，涂层的元素还是分布见图 3所示，因此表面的变色是由于溶液把铁基体腐蚀并污染到涂层表面所致，采用 本发明所述的制备方法制成的防腐蚀膜层很稳定，使用寿命更长。

以上所述仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本发明的保护范围之内。