本发明属于生物污损防治领域，具体为一种具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层及其制备方法。
背景技术：
1、淡水环境是指含盐量低于0.1％的水域环境，主要包括河流、湖泊、池塘、地下水、湿地等。此外，还包括人造的淡水环境，以满足储水、灌溉、运输和休闲活动。在淡水环境中，淡水生物污损会导致生态系统破坏、人类健康风险、环境探测装置失效、水资源短缺及环境审美价值的降低。管理和控制淡水生物污损的策略包括物理清洗、防污涂料涂覆及生物抑制剂投放等。其中，防污涂料和生物抑制剂的应用最为有效，但是前者表现出机械性能差、维护周期短和重金属污染问题，后者经济花费大、对环境和非目标生物具有负面影响。
2、在淡水环境中，与藻类相关的污损主要分为两类，分别是浮游藻类和着生藻类。浮游藻类可以在水体表面形成水华，抑制水中植物和动物的生长，影响水体的生态平衡；另外，浮游藻类中的蓝藻可以形成毒素，通过淡水传播到人类和动物体内，引发健康问题。着生藻类通过附着在结构物质的表面，造成附着基体性质的改变、过水系统的堵塞，水质监测的数据误差等生物和人类活动的不良影响。
3、基于上述背景，如果能开发出一种应用于淡水环境系统中的防污涂层，使其在淡水环境系统中展现出强大的藻类抑制能力，快速且有效地防止藻类污损的形成，将为淡水环境的防污治理带来革新性的发展。这不仅提供了一个全新的防污技术开发视角和实践方法，而且避免了传统外部干预措施的不稳定性和潜在的环境污染问题。通过这种方式，我们能够为保护和维护淡水环境的健康状态提供一个更安全、更环保的解决方案。
4、因此，本发明拟提供一种应用于淡水环境中的防污涂层，以及在特定合金表面通过高温诱发处理形成防污涂层的制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层及其制备方法，对特定合金材料进行两次恒温处理，获得具备防污涂层，将其应用于淡水环境中，能够抑制淡水生物污损，可以实现对浮游藻类和着生藻类的抑制作用。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、本发明所述具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层，采用应用于淡水环境的特定合金材料，并在其表面进行制备，所述特定合金材料的化学成分为，按重量百分比计：cr：8.0-30.0％，ni：0.4-16.0％，mo：≤5.0％，cu：0.8-5.2％，n：≤0.5％，c：≤0.3％，si：≤1.0％，mn：≤2.0％，p：≤0.045％，s：≤0.03％，余量为fe。
4、优选的化学成分及其重量百分比为：cr：10.0-25.0％，ni：0.6-15.0％，mo：≤5.0％，cu：1.0-5.0％，n：≤0.5％，c：≤0.3％，si：≤1.0％，mn：≤2.0％，p：≤0.045％，s：≤0.03％，余量为fe。
5、本发明所述特定合金材料中的cu和ni是重要的合金元素，是保证金属材料在淡水环境中具备抑制生物污损的必要条件。本发明所述特定合金材料中的cu含量，按重量百分比计，成分为0.8-5.2％；优选成分为1.0-5.0％；此外，本发明所述特定合金材料中的ni含量，按重量百分比计，成分为0.4-16.0％；优选成分为0.6-15.0％。
6、本发明所述高温诱发表面涂层的制备方法，包括对浇铸、成型处理后的合金产品采用两次恒温处理，第一次恒温温度设定为1050-1250℃，保温0.5-2.5h，水冷至室温；优选的第一次恒温温度设定为1100-1200℃，保温1.0-2.0h，水冷至室温。对第一次恒温处理后得到的涂层采用去离子水进行清洗，随后采用无水乙醇进行二次清洗，吹干后放置于干燥箱中静置，待第二次恒温处理。
7、第二次恒温温度设定为500-800℃，保温1.0-10.0h，随炉冷却至室温，恒温炉降温速度设定为：5-25℃/min；优选的第二次恒温温度设定为550-750℃，保温3.0-8.0h，随炉冷却至室温，恒温炉降温速度设定为：10-20℃/min；进一步优选的恒温炉降温速度设定为：以20℃/min的降温速度降温至400-500℃，以15℃/min的降温速度降温至200-400℃，以10℃/min的降温速度降温至室温。对第二次恒温处理后得到的涂层采用去离子水进行清洗，随后采用无水乙醇进行二次清洗并吹干，获得高温诱发表面涂层。
8、本发明采用两次恒温处理，其目的如下：
9、通过第一次在特定合金材料表面形成o、cr富集的表面涂层，提升高温诱发表面涂层的耐腐蚀性能，延长涂层的使用寿命；在高温处理过程中，特定合金材料中的cr具有较高的氧化倾向和更高的扩散系数，会在材料表面与氧气优先反应生成cr2o3，从而保护了材料受到外界腐蚀的影响，这也是涂层具备优异耐腐蚀性能的重要原因。第二次恒温处理是为了促进cu、ni元素在第一次所生成涂层中的扩散，使得涂层中形成cu2o、cuo和nicr2o4，从而使得特定合金材料表面的高温诱发涂层表现出强烈的防淡水生物附着的性能。cu在特定合金材料中的氧化倾向性低于cr，但是高于ni，因此通过制定第二次恒温处理，促进cu和ni从特定合金材料中向外进行扩散，从而在涂层中形成cu的氧化物和ni的含铜氧化物。但是cu在向涂层中扩散的同时，也一定程度破坏了涂层前期建立的cr的氧化物耐腐蚀性能屏障。因而，通过添加ni实现了稳固耐腐蚀性能的作用，ni在涂层中的作用除了保证涂层的耐腐蚀性能之外，其还具备一定的抑制污损的能力，因此通过cu和ni的共同添加，可以保证涂层具有强烈的淡水防污性能。
10、此外，第二次恒温处理后的降温过程将决定表面氧化层的结合强度和涂层质量，通过设定降温速度和降温梯度过程，减少涂层内部的热应力，使得氧化层和基体金属之间的热膨胀差异逐渐释放，从而增加氧化层的柔韧性和附着力，减少裂纹和剥落的风险。进一步地，以优选的恒温炉降温速度设定要求，可以获得抑制污损性能和耐腐蚀性能极佳的高温诱发涂层。
11、本发明方法还具有以下创新性和环保意识：在传统制备合金的过程中，合金表层生成的含氧化物的表层物质，通常被视为不完全的合金部分，可能会影响到合金的性能或者导致后续工艺过程中的问题。因此，通常会将表层物质从合金表面抛光或者打磨掉，以确保合金表面干净、无杂质，从而提升产品的质量和使用效果。然而，本发明创新性地将这种通常被视为杂质的表层，转化为淡水防污涂层利用，是一种有效的废物利用方式。本发明方法不仅能够减少废弃物的产生，还能提高资源利用效率，为淡水防污提供一种新材料。
12、本发明的有益效果是：
13、1.本发明通过在特定合金材料中添加cu和ni，并结合两次定时的恒温处理方式，获得由特定合金材料自身形成的涂层，该涂层能够实现对淡水生物污损的抑制作用。
14、2.本发明所述高温诱发表面涂层，能够在与浮游藻类共培养7天内，表现出显著的抑制作用，使得叶绿素a浓度降低率不低于90％。
15、3.本发明所述高温诱发表面涂层，能够在与着生藻类共培养7天内，抑制典型藻类生物体在材料表面的附着行为，附着比例不高于5％。
16、4.本发明所述高温透发表面涂层及特定合金材料适用于淡水环境监测探头、淡水输送管道和水处理设备的关键部件，以维持水质稳定并减少维护成本。
1.一种具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层，其特征在于，所述涂层在特定合金材料表面制备得到，所述特定合金材料的化学成分，按重量百分比计：cr：8.0-30.0％，ni：0.4-16.0％，mo：≤5.0％，cu：0.8-5.2％，n：≤0.5％，c：≤0.3％，si：≤1.0％，mn：≤2.0％，p：≤0.045％，s：≤0.03％，余量为fe。
2.根据权利要求1所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层，其特征在于，所述特定合金材料的化学成分，按重量百分比计：cr：10.0-25.0％，ni：0.6-15.0％，mo：≤5.0％，cu：1.0-5.0％，n：≤0.5％，c：≤0.3％，si：≤1.0％，mn：≤2.0％，p：≤0.045％，s：≤0.03％，余量为fe。
3.根据权利要求1或2所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层，其特征在于，所述涂层在7天内对典型淡水浮游藻类分泌的叶绿素a的抑制率不低于90％。
4.根据权利要求1或2所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层，其特征在于，所述涂层对典型着生藻类在材料表面的贴附行为产生抑制作用，在7天内附着比例不高于5％。
5.权利要求1或2所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层的制备方法，其特征在于，包括对浇铸、成型处理后的合金产品采用两次恒温处理；第一次恒温温度设定为1050-1250℃，保温0.5-2.5h，水冷至室温；第二次恒温温度设定为500-800℃，保温1.0-10.0h，随炉冷却至室温，恒温炉降温速度设定为：5-25℃/min；对第二次恒温处理后得到的涂层采用去离子水进行清洗，随后采用无水乙醇进行二次清洗并吹干，获得高温诱发表面涂层。
6.根据权利要求5所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层的制备方法，其特征在于，第一次恒温温度设定为1100-1200℃，保温1.0-2.0h，水冷至室温。
7.根据权利要求5所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层的制备方法，其特征在于，第二次恒温温度设定为550-750℃，保温3.0-8.0h，随炉冷却至室温，恒温炉降温速度设定为：10-20℃/min。
8.根据权利要求6所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层的制备方法，其特征在于，对第一次恒温处理后得到的涂层采用去离子水进行清洗，随后采用无水乙醇进行二次清洗，吹干后放置于干燥箱中静置，待第二次恒温处理。
9.根据权利要求7所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层的制备方法，其特征在于，对恒温炉降温速度设定为：以20℃/min的降温速度降温至400-500℃，以15℃/min的降温速度降温至200-400℃，以10℃/min的降温速度降温至室温。
10.权利要求1或2所述的具备淡水防污作用的高温诱发表面涂层作为淡水防污材料的应用，其特征在于，作为抑制淡水浮游藻类和着生藻类的应用，所述浮游藻类和着生藻类是指淡水环境中的铜绿微囊藻(microcystis aeruginosa)和丝藻(ulothrix)。
