[發明專利]特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201910338905.2
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109943812A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張高會;汪陽;樓淑珍;孫自旺;陳科成
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/18;C23C14/06
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本發明公開了一種特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層技術，其特征在于，包括玄武巖纖維制品、Ti層、TiN層和TiAlSiN層，所述Ti層鍍在玄武巖纖維制品表面作為過渡層，所述TiN層與TiAlSiN層交替沉積在Ti過渡層之上。本發明還公開了一種特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層技術及其制備方法。本發明通過多弧離子鍍工藝將Ti單質靶和Ti?Al?Si合金靶在玄武巖纖維制品表面沉積以Ti層為過渡層、TiN層和TiAlSiN層交替沉積的復合耐磨涂層。本發明獲得的玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層技術改變了特高壓復合材料用玄武巖纖維制品耐磨性差的缺點，使特高壓復合材料用玄武巖纖維制品的耐磨性明顯提升，進一步拓寬玄武巖纖維制品的應用領域。

技術領域

本發明涉及特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層，尤其涉及特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層及其制備方法。

背景技術

玄武巖纖維是以天然玄武巖礦石作為原料，經高溫熔融后通過鉑銠合金拉絲漏板快速拉制而成的連續纖維，由于在生產過程中無有害物質析出，不會對環境造成污染，被稱作環境友好型材料。玄武巖纖維具有許多優異的性能，如良好的抗拉強度及增強效應、低吸濕性、高耐腐蝕性及高化學穩定性、可設計性好、絕緣性好，在纖維增強復合材料、摩擦材料、隔熱材料、造船材料、機械制造、汽車行業、高溫過濾織物以及防護等領域均具有很好的應用前景。

絕緣子作為一種特殊的絕緣控件，主要用于架空輸電線路，其作用是支撐導線，并使導線對地絕緣。復合絕緣子相較于普通絕緣子，性能更加優越，且重量更輕，運輸安裝成本更低。其中絕緣子芯棒是以玻璃纖維和環氧樹脂為主要原料，并添加其他添加劑進行引拔制成。與玻璃纖維相比，玄武巖纖維的化學穩定性更好，可代替玻璃纖維作為增強材料。用玄武巖纖維開發出一種特高壓復合材料用玄武巖纖維制品，做成的絕緣子芯棒能使電網運行穩定性提高，降低維護成本，同時可降低芯棒重量，便于運輸。

TiN薄膜是一種具有高硬度、高溫氧化性好、以及優異的耐磨性和膜基結合力等優良性能的硬質氮化物薄膜，有極高的發展潛力。將其他合金元素摻雜到TiN中，如Al、Si等形成的多元涂層、多層涂層和納米技術涂層，在保持TiN單一涂層優異性能的基礎上，還具有更高的耐磨性和硬度、更好的抗化學腐蝕性和化學穩定性、膜基結合力更加優越等各類綜合性能，具有很高的應用前景。其中加入Al元素提高了膜層的抗高溫氧化性，且TiN溶解大量的Al元素，可以細化晶粒，涂層硬度也隨之提高；加入Si元素使得TiN涂層的硬度和耐磨性得到提升。

在眾多涂層制備技術當中，多弧離子鍍技術制備的涂層具有膜基結合力強、沉積速率高、涂層致密、結合力強和工藝參數易于調節等優點，是制備硬質膜的重要方法。

特高壓復合材料用玄武巖纖維制品是一種性能優異的材料，有著耐酸腐蝕能力強、耐紫外線老化能力好、強度高以及電導率低等一系列優點。但該玄武巖纖維制品在耐磨方面并不具優勢，如何在保留其優良性能的同時，對玄武巖纖維制品的耐磨性能加以改善，仍是一個技術問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于通過表面改性技術，在特高壓復合材料用玄武巖纖維制品表面鍍上耐磨的硬質膜，提供一種特高壓復合材料用玄武巖纖維制品鍍TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層技術及其制備方法，通過多弧離子鍍工藝，獲得TiN/TiAlSiN復合耐磨涂層。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：