[发明专利]碳纤维表面热喷涂合金涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纤维表面热喷涂合金涂层及其制备方法，属于合金涂层技术领域。合金涂层由表及里分别包括合金面层、过渡结合层和粗化层；所述合金涂层的硬度性能为：硬度≥HRC55度；同时，所述合金面层与所述过渡结合层的结合强度≥18MPa；制备方法包括三个步骤：①基体预处理；②表面粗化；③等离子喷涂；该合金涂层用于在碳纤维表面制备合金涂层，该涂层硬度可以达到RHC 60度，与过渡结合层之间结合牢固，结合强度达到20MPa左右，很好的结合了碳纤维和镍基合金这两种材料的优势，完全达到使用要求。

技术领域

本发明属于合金涂层技术领域，具体涉及一种碳纤维表面热喷涂合金涂层及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种的力学性能优异的新材料，抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍。重量轻，密度只有普通钢材的1/4。耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。适用范围广，可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。

但碳纤维自身硬度不足，因此，在碳纤维构件表面复合合金涂层，能够增加表面硬度和耐磨性，使这两种材料的特点互为补充，优点突出，在各机械设备传动辊应用方面具有很大的优势。

但是碳纤维材料跟金属材料之间相容性差，采用化学镀和溶胶凝胶法形成金属涂层具有强度低、工艺复杂的缺点，不适合大规模推广应用。

申请号为201710066206.8的中国发明专利公开了一种碳纤维复合材料的抗高温氧化防护层制备方法，其直接采用高速电弧喷涂机在碳纤维复合材料表面喷涂高镍高铬钛合金涂层，然而，碳纤维辊表面覆有一层有机树脂，如果直接在表面喷涂涂层，合金粉末融化产生的热量会使树脂层融化，合金涂层很难与之很好的结合，造成涂层结合强度差，甚至无法形成有效涂层。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种碳纤维表面热喷涂合金涂层及其制备方法，用于在碳纤维表面制备合金涂层，该涂层硬度可以达到RHC 60度，与过渡结合层之间结合牢固，结合强度达到20MPa左右，很好的结合了碳纤维和镍基合金这两种材料的优势，完全达到使用要求。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

碳纤维表面热喷涂合金涂层，由表及里分别包括合金面层、过渡结合层和粗化层；

所述合金涂层的硬度性能为：硬度≥HRC55度；

同时，所述合金面层与所述过渡结合层的结合强度≥18MPa。

作为上述技术方案的优选，所述粗化层由白刚玉砂经喷砂形成。

作为上述技术方案的优选，所述白刚玉砂的目数为60目，所述粗化层的表面粗糙度为Ra=3~5μm。

作为上述技术方案的优选，所述过渡结合层由铝粉经喷涂而成，其厚度为0.1~0.15mm。

作为上述技术方案的优选，所述合金面层由镍基合金粉末经喷涂而成，其厚度为0.1~0.15mm。

碳纤维表面热喷涂合金涂层的制备方法，包括如下步骤：

①基体预处理：采用有机溶剂对碳纤维辊基体在超声条件下清洗以去除油渍；

②表面粗化：采用白刚玉砂对所述碳纤维辊表面进行喷砂处理，形成粗化层，注意喷砂均匀，防止过度喷砂导致碳纤维丝断裂，压缩空气压力为0.3MPa，使处理后表面粗糙度达到Ra=3~5μm；

③等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，以铝粉作为过渡结合层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.1~0.15mm的过渡结合层，然后在所述过渡结合层上以镍基合金粉末为材料喷涂形成厚度为0.1~0.15mm的合金面层。