[發明專利]一種利用等離子噴涂在復合材料表面制備導電涂層的方法

在審

• 申請號: 202110665461.0
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113355627A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 柳彥博;馬壯;劉玲;高麗紅;朱時珍;委思豪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明涉及表面工程技術領域，提供了一種利用等離子噴涂在復合材料表面制備導電涂層的方法。本發明將復合材料基體依次進行清洗和噴砂處理，然后將復合材料基體固定在等離子噴涂設備的工作臺上，采用壓縮空氣對復合材料基體表面進行清理；對清理后的復合材料基體表面進行預熱，采用等離子噴涂法將導電金屬粉末噴涂在預熱后的復合材料基體表面，形成導電涂層。本發明采用等離子噴涂的方法在復合材料表面制備導電涂層，該方法操作簡單，穩定性和可控性高，適用于大型結構件的噴涂，制得的導電涂層致密度較高，與基體結合良好，導電性能可控。

技術領域

本發明涉及表面工程技術領域，尤其涉及一種利用等離子噴涂在復合材料表面制備導電涂層的方法。

背景技術

陶瓷材料具有耐高溫性能好、抗氧化能力強、硬度高等有點，但是其也存在脆性大的缺點，不能承受劇烈的機械沖擊。在陶瓷基體中摻加纖維可以起到增韌的作用，改善其脆性，所得復合材料即為纖維增強陶瓷基復合材料，這種復合材料采用玻璃纖維或炭纖維進行增強，使陶瓷基體在斷裂過程中發生裂紋偏轉，在增加強度和韌性的同時，還能保持良好的耐高溫性能。

在航空航天、艦船以及電子領域，纖維增強陶瓷基復合材料應用越來越廣泛，正在逐步替代金屬、陶瓷等傳統材料，成為主要的結構材料。但是，與傳統金屬材料相比，纖維增強陶瓷基復合材料雖然提升了強度、降低了密度，但是其導電性能變差，導致功能上出現巨大缺失，嚴重限制了其應用，因而需要在復合材料表面制備導電涂層，以補償和提升其導電性能。

目前，在復合材料表面制備導電涂層的常用方法為金屬網技術和鋪貼金屬箔技術。金屬網技術和鋪貼金屬箔技術是將金屬網/箔貼在復合材料表面，金屬網/箔和復合材料的結合強度較差，金屬網/箔的導電率難以調控，且上述方法不適用于大型結構件。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種利用等離子噴涂在復合材料表面制備導電涂層的方法。本發明采用等離子噴涂法在復合材料表面制備導電涂層，導電涂層和復合材料的結合強度高，導電率容易調控，適用于制備大型結構件。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種利用等離子噴涂在復合材料表面制備導電涂層的方法，包括以下步驟：

(1)將復合材料基體依次進行清洗和噴砂處理；

(2)將噴砂處理后的復合材料基體固定在等離子噴涂設備的工作臺上，采用壓縮空氣對復合材料基體表面進行清理；

(3)對清理后的復合材料基體表面進行預熱，采用等離子噴涂法將導電金屬粉末噴涂在預熱后的復合材料基體表面，形成導電涂層；

其中，所述復合材料基體為纖維增強陶瓷基復合材料。

優選的，所述纖維增強陶瓷基復合材料為玻璃纖維增強陶瓷基復合材料或碳纖維增強陶瓷基復合材料。

優選的，所述清洗用清洗劑為丙酮；所述噴砂處理用砂為白玉鋼砂。

優選的，所述預熱的溫度為20～100℃。

優選的，所述導電金屬粉末包括純銅粉、銅合金粉、純銀粉和銀合金粉中的一種或幾種。

優選的，所述等離子噴涂的參數包括：電流為550～700A，電壓為20～30V，送粉率為5～45g/min，主氣流量為60～120SCFH，輔氣流量為0～30SCFH。

優選的，所述步驟(3)具體為：將導電金屬粉裝載進入等離子噴涂設備的送粉器，設置機械手的噴涂行走路線，然后調整等離子噴涂設備的參數，對復合材料基體表面進行預熱后，用等離子噴槍將導電金屬粉末噴涂至復合材料基體表面。

優選的，所述導電涂層的厚度為50～1000μm。