[發明專利]碳纖維表面熱噴涂合金涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201811044756.0
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108754402A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 沈健健;陳峰;張方權;張申
• 申請（專利權）人: 德清創智科技股份有限公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/123;C23C4/08;C23C4/06;C23C4/02
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙衛康

本發明涉及一種碳纖維表面熱噴涂合金涂層及其制備方法，屬于合金涂層技術領域。合金涂層由表及里分別包括合金面層、過渡結合層和粗化層；所述合金涂層的硬度性能為：硬度≥HRC55度；同時，所述合金面層與所述過渡結合層的結合強度≥18MPa；制備方法包括三個步驟：①基體預處理；②表面粗化；③等離子噴涂；該合金涂層用于在碳纖維表面制備合金涂層，該涂層硬度可以達到RHC 60度，與過渡結合層之間結合牢固，結合強度達到20MPa左右，很好的結合了碳纖維和鎳基合金這兩種材料的優勢，完全達到使用要求。

技術領域

本發明屬于合金涂層技術領域，具體涉及一種碳纖維表面熱噴涂合金涂層及其制備方法。

背景技術

碳纖維是一種的力學性能優異的新材料，抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍。重量輕，密度只有普通鋼材的1/4。耐久性好，可阻抗化學腐蝕和惡劣環境、氣候變化的破壞。適用范圍廣，可大幅度提高構件的承載能力、抗震性能和耐久性能。

但碳纖維自身硬度不足，因此，在碳纖維構件表面復合合金涂層，能夠增加表面硬度和耐磨性，使這兩種材料的特點互為補充，優點突出，在各機械設備傳動輥應用方面具有很大的優勢。

但是碳纖維材料跟金屬材料之間相容性差，采用化學鍍和溶膠凝膠法形成金屬涂層具有強度低、工藝復雜的缺點，不適合大規模推廣應用。

申請號為201710066206.8的中國發明專利公開了一種碳纖維復合材料的抗高溫氧化防護層制備方法，其直接采用高速電弧噴涂機在碳纖維復合材料表面噴涂高鎳高鉻鈦合金涂層，然而，碳纖維輥表面覆有一層有機樹脂，如果直接在表面噴涂涂層，合金粉末融化產生的熱量會使樹脂層融化，合金涂層很難與之很好的結合，造成涂層結合強度差，甚至無法形成有效涂層。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種碳纖維表面熱噴涂合金涂層及其制備方法，用于在碳纖維表面制備合金涂層，該涂層硬度可以達到RHC 60度，與過渡結合層之間結合牢固，結合強度達到20MPa左右，很好的結合了碳纖維和鎳基合金這兩種材料的優勢，完全達到使用要求。

本發明解決上述問題的技術方案如下：

碳纖維表面熱噴涂合金涂層，由表及里分別包括合金面層、過渡結合層和粗化層；

所述合金涂層的硬度性能為：硬度≥HRC55度；

同時，所述合金面層與所述過渡結合層的結合強度≥18MPa。

作為上述技術方案的優選，所述粗化層由白剛玉砂經噴砂形成。

作為上述技術方案的優選，所述白剛玉砂的目數為60目，所述粗化層的表面粗糙度為Ra=3~5μm。

作為上述技術方案的優選，所述過渡結合層由鋁粉經噴涂而成，其厚度為0.1~0.15mm。

作為上述技術方案的優選，所述合金面層由鎳基合金粉末經噴涂而成，其厚度為0.1~0.15mm。

碳纖維表面熱噴涂合金涂層的制備方法，包括如下步驟：

①基體預處理：采用有機溶劑對碳纖維輥基體在超聲條件下清洗以去除油漬；

②表面粗化：采用白剛玉砂對所述碳纖維輥表面進行噴砂處理，形成粗化層，注意噴砂均勻，防止過度噴砂導致碳纖維絲斷裂，壓縮空氣壓力為0.3MPa，使處理后表面粗糙度達到Ra=3~5μm；

③等離子噴涂：采用等離子噴涂設備，以鋁粉作為過渡結合層材料，噴涂形成厚度為厚度為0.1~0.15mm的過渡結合層，然后在所述過渡結合層上以鎳基合金粉末為材料噴涂形成厚度為0.1~0.15mm的合金面層。