本實用新型涉及金屬材料腐蝕與防護技術(shù)領域，尤其涉及一種耐腐蝕鋼板。
背景技術(shù)：
隨著我國海洋經(jīng)濟的發(fā)展，各種海洋工程設施的建設越來越多。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已經(jīng)投入使用的海底輸油管道、沿海碼頭等設施數(shù)不勝數(shù)。我國建設海洋強國戰(zhàn)略的確立更加促進了我國海洋工程的快速發(fā)展。然而，目前我國海洋工程裝備建造技術(shù)方面還存在著許多的問題，比如許多海工所需鋼制品的防腐問題。眾所周知，海水具有很強的腐蝕性，長期在海水環(huán)境中工作的鋼筋、鋼板或者其他鋼材結(jié)構(gòu)由于長期遭受海水的浸泡、侵燭及風浪潮沙的沖擊，海水中的氯離子等強腐蝕性離子會引起鋼材的誘燭和力學性能惡化，進一步造成海工設備的失效。如果不采取一定的防護措施，會造成巨大的資源浪費和經(jīng)濟損失。
目前海洋用鋼材的腐蝕防護技術(shù)主要有以下幾種：(1)調(diào)節(jié)鋼材的組成成分，發(fā)展耐蝕新型特種鋼。根據(jù)鋼材的使用條件，通過提高鋼中耐腐蝕元素(Ni、Cr等)的含量來增加耐蝕性，但顯然這種方法制造出來的鋼成本比較高。(2)采用電化學保護技術(shù)。其中主要包括陰極保護和陽極保護，陰極保護法又可分為犧牲陽極法和外加電流法。從理論上，這種方法應該能夠較好的解決海洋用鋼的腐蝕問題，但在實際中應用時則必須采用大量的犧牲陽極金屬或耗費一定的電能才能實現(xiàn)，不適合大量使用。(3)表面處理技術(shù)或涂層、鍍層技術(shù)。目前大量研究的鋼材耐腐蝕涂層技術(shù)中，各類有機或無機涂層應用較為廣泛，但是涂料涂層普遍存在結(jié)合力低，耐沖擊性能差，基材與涂層收縮率不一致，氧化性能差異。不適應苛刻的力學環(huán)境下的耐腐蝕防護。
無機非金屬材料大多數(shù)具有離子鍵和共價鍵結(jié)構(gòu)，鍵能高、原子間結(jié)合力強，從而賦予了無機非金屬材料高熔點、高硬度、高化學穩(wěn)定性、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點。但單純的無機非金屬材料由于其塑性變形能力差、抗熱震和抗疲勞性差，對應力集中和裂紋敏感且質(zhì)脆，限制了無機非金屬材料的使用。為了解決這些問題，人們開始在金屬及其它材料表面加涂無機非金屬涂層。無機非金屬涂層與金屬共同形成的復合體可使它們在性能上互補，得到既具有無機非金屬材料的耐熱、耐磨、耐腐蝕等性能又兼有金屬材料良好韌性的新型復合體材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種用于海洋環(huán)境下的耐腐蝕鋼板，將無機材料覆蓋在鋼材表面，使其致密度、抗沖擊強度和耐酸堿性等均比傳統(tǒng)的有機油漆類強很多，提高船體及各種鋼結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種耐腐蝕鋼板，包括四層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次為鋼材基體、耐腐蝕層、耐沖擊層和裝飾層。鋼材基體上和耐腐蝕層結(jié)合的表面刻蝕成粗糙表面。耐腐蝕層結(jié)構(gòu)致密，用于防止海洋中的腐蝕離子(如Cl-)腐蝕鋼材基體。耐沖擊層用于承擔海水的沖擊，防止耐腐蝕層脫落，裝飾層為裝飾漆層，主要起裝飾作用。
優(yōu)選地，所述鋼材基體上和耐腐蝕層結(jié)合的表面粗糙度為0.8～3.2μm。
優(yōu)選地，所述耐腐蝕層為Zn-Ni合金涂層，涂層厚度為6～8μm。
優(yōu)選地，所述耐沖擊層為氧化鋁、氧化硅、氧化鉻、氧化釹的混合物陶瓷材料涂層，涂層厚度為10～15μm。
優(yōu)選地，所述耐沖擊層也可以是所述耐腐蝕層Zn-Ni合金涂層的離子滲碳層，滲層厚度為6～8μm。
優(yōu)選地，所述耐沖擊層的硬度為600～900HV1。
從以上技術(shù)方案可以看出，本實用新型的優(yōu)點是：
1、本實用新型公開的耐腐蝕鋼板，其致密度、抗沖擊強度和耐酸堿性等均比傳統(tǒng)的有機油漆類強很多，提高了船體及各種海工鋼結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命。
2、解決了金屬和非金屬無機材料的結(jié)合問題，所獲得涂層和基體鋼材結(jié)合力好，耐沖擊性能強，適應苛刻的力學環(huán)境下的耐腐蝕防護。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細說明。
實施例一：
如圖1所示，一種耐腐蝕鋼板，包括四層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次為鋼材基體11、耐腐蝕層12、耐沖擊層13和裝飾層14。鋼材基體11上和耐腐蝕層12結(jié)合的表面刻蝕成粗糙表面，表面粗糙度為0.8μm。耐腐蝕層12為Zn-Ni合金涂層，涂層厚度為6μm，結(jié)構(gòu)致密，用于防止海洋中的腐蝕離子腐蝕鋼材基體。耐沖擊層13為氧化鋁、氧化硅、氧化鉻、氧化釹的混合物陶瓷材料涂層，涂層厚度為10μm，硬度為753HV1，用于承擔海水的沖擊，防止耐腐蝕層脫落，裝飾層14為裝飾漆層，主要起裝飾作用。
本實用新型實施例一所述耐腐蝕鋼板的制備方法如下：
1)選擇鋼材基體：作為基體的鋼材選擇船舶及海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼A號鋼(鋼的化學成分參見GB/T 712-2000)。
2)鋼材基體表面預處理：將鋼材基體的表面進行預處理，預處理的步驟為：
預清洗→水洗→除油脫脂→水洗→烘干→刻蝕→水洗
a.預清洗采用工業(yè)用去污劑對鋼材表面進行清洗，去除表面大塊顆粒和油污。預清洗在60℃左右進行，清洗浸泡時間為10min，清洗時可采用抹布或毛刷清除表面不易脫落的雜質(zhì)。預清洗后用清水將表面殘余的去污劑洗凈。
b.將預清洗后的鋼材表面用工業(yè)酒精清洗除油脫脂，溫度為室溫，除油脫脂時間為10min。處理完成后，用清水洗凈鋼材表面的殘余工業(yè)酒精，然后干燥。
c.用質(zhì)量分數(shù)為5％的鹽酸對干燥后的鋼材表面進行刻蝕，刻蝕時間為3min。
d.刻蝕完成后對鋼材表面進行水洗，然后烘干，即獲得預處理后的鋼材基體表面。
3)生成耐腐蝕層：在鋼材基體進過預處理的表面生成耐腐蝕層，其步驟為：
配置鍍液→電鍍→鈍化
a.配置鍍液，鍍液的配方為：NiCl243g/L；ZnCl2 65g/L；NH4Cl 30g/L；H3BO330g/L，其余為蒸餾水。
b.以鋼材為陰極，石墨電極為陽極進行電鍍，電鍍的電流密度為2A/dm2，溫度為50℃，電鍍時間為30min。電鍍后用清水清洗鋼材表面，去除殘余的鍍液。
c.將電鍍后的鋼材浸入鈍化液中鈍化10min。鈍化液的配方為：CrO3 10g/L；NaCl 20g/L；氯化鎳25g/L，鈍化溫度為60℃。
4)生成耐沖擊層：在耐腐蝕層上再生成耐沖擊層，其步驟為：
配置涂料→涂刷→晾干
a.采用焦磷酸鈉、氫氧化鋁、乙醚、磷酸三丁酯混合配置成粘合劑，其中溶質(zhì)為焦磷酸鈉10g/L、氫氧化鋁5g/L；溶劑為乙醚：磷酸三丁酯體積比＝8:2。將氧化鋁、氧化硅、氧化鉻、氧化釹的混合物在球磨機上球磨，然后將球磨后的粉末過2000目的篩子，將過篩后的粉末加入粘合劑中并充分攪拌均勻形成固液混合涂料液。
b.用刷子或毛筆蘸取膠液涂布到耐腐蝕層上，涂刷順著一個方向，不要往復，速度要慢，防止帶進氣泡，使得涂覆表面盡可能均勻一致。
c.在室溫下晾置，流勻膠層，實現(xiàn)固化。晾置的環(huán)境應濕度低，無塵埃污染，空氣流通。
5)涂刷裝飾漆層：按照需要的外觀或者標識圖案，在耐沖擊層涂刷油漆，作為裝飾層，裝飾層主要起到對板體或設備的裝飾作用。
實施例二：
如圖1所示，一種耐腐蝕鋼板，包括四層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次為鋼材基體21、耐腐蝕層22、耐沖擊層23和裝飾層24。鋼材基體21上和耐腐蝕層22結(jié)合的表面刻蝕成粗糙表面，表面粗糙度為3μm。耐腐蝕層22為Zn-Ni合金涂層，涂層厚度為8μm，結(jié)構(gòu)致密，用于防止海洋中的腐蝕離子腐蝕鋼材基體。耐沖擊層23為所述耐腐蝕層Zn-Ni合金涂層的離子滲碳層，滲層厚度為8μm，硬度為847HV1，用于承擔海水的沖擊，防止耐腐蝕層脫落，主要起裝飾作用。
本實用新型實施例一所述耐腐蝕鋼板的制備方法如下：
1)選擇鋼材基體：作為基體的鋼材選擇船舶及海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼A號鋼(鋼的化學成分參見GB/T 712-2000)。
2)鋼材基體表面預處理：將鋼材基體的表面進行預處理，預處理的步驟為：
預清洗→水洗→除油脫脂→水洗→烘干→刻蝕→水洗
a.預清洗采用工業(yè)用去污劑對鋼材表面進行清洗，去除表面大塊顆粒和油污。預清洗在60℃左右進行，清洗浸泡時間為10min，清洗時可采用抹布或毛刷清除表面不易脫落的雜質(zhì)。預清洗后用清水將表面殘余的去污劑洗凈。
b.將預清洗后的鋼材表面用工業(yè)酒精清洗除油脫脂，溫度為室溫，除油脫脂時間為10min。處理完成后，用清水洗凈鋼材表面的殘余工業(yè)酒精，然后干燥。
c.用質(zhì)量分數(shù)為5％的鹽酸對干燥后的鋼材表面進行刻蝕，刻蝕時間為3min。
d.刻蝕完成后對鋼材表面進行水洗，然后烘干，即獲得預處理后的鋼材基體表面。
3)生成耐腐蝕層：在鋼材基體進過預處理的表面生成耐腐蝕層，其步驟為：
配置鍍液→電鍍→鈍化
a.配置鍍液，鍍液的配方為：NiCl2 43g/L；ZnCl2 65g/L；NH4Cl 30g/L；H3BO3 30g/L，其余為蒸餾水。
b.以鋼材為陰極，石墨電極為陽極進行電鍍，電鍍的電流密度為2A/dm2，溫度為50℃，電鍍時間為30min。電鍍后用清水清洗鋼材表面，去除殘余的鍍液。
c.將電鍍后的鋼材浸入鈍化液中鈍化10min。鈍化液的配方為：CrO3 10g/L；NaCl 20g/L；氯化鎳25g/L，鈍化溫度為60℃。
4)生成耐沖擊層：在耐腐蝕層上采用輝光離子滲碳法再生成耐沖擊層，其步驟為：
a.將鋼材置于輝光離子氮化爐內(nèi)進行輝光滲碳，滲碳溫度為450℃，滲碳時間為7h。滲碳過程中，保持爐膛內(nèi)的碳氫氣氛比C：H＝600:6，滲碳電壓控制在750V左右，以鋼材表面沒有打弧現(xiàn)象為準，且需要保證鋼材表面輝光分布均勻。
b.滲碳完成后用布輪機擦除鋼材表面的積碳層，獲得光亮的耐沖擊層表面。
5)涂刷裝飾漆層：按照需要的外觀或者標識圖案，在耐沖擊層涂刷油漆，作為裝飾層，裝飾層主要起到對板體或設備的裝飾作用。