[发明专利]一种碳纤维基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维基复合材料，其特征在于，依次包括碳纤维基体、底涂层和面涂层；所述碳纤维基体为碳纤维管或碳纤维板，所述底涂层为采用电弧离子镀沉积的铜涂层，所述面涂层为金属涂层或金属陶瓷涂层；

所述碳纤维基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对碳纤维基体进行去胶处理；

(2)将去胶后的碳纤维基体置于真空阴极电弧离子镀机，并固定在工件架上，对碳纤维基体表面进行离子源轰击清洗，采用电弧离子镀在碳纤维基体表面沉积铜镀层，电弧离子镀的工艺参数为：靶材为Cu靶，辅助气体为惰性气体，气压为2-6Pa，纯度不低于99.9％，电磁线圈电压为10-30V，靶电流为50-200A，负偏压为20-100V，工件架的公转速度为2-5r/min，镀膜时间为400-600min，铜镀层厚度为10-15μm；

(3)在铜镀层的表面制备金属涂层或金属陶瓷涂层，得到所述碳纤维基复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纤维基复合材料，其特征在于，所述金属涂层为金属基导电涂层或金属基高温抗氧化涂层。

3.权利要求1或2所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对碳纤维基体进行去胶处理；

(2)将去胶后的碳纤维基体置于真空阴极电弧离子镀机，并固定在工件架上，对碳纤维基体表面进行离子源轰击清洗，采用电弧离子镀在碳纤维基体表面沉积铜镀层，电弧离子镀的工艺参数为：靶材为Cu靶，辅助气体为惰性气体，气压为2-6Pa，纯度不低于99.9％，电磁线圈电压为10-30V，靶电流为50-200A，负偏压为20-100V，工件架的公转速度为2-5r/min，镀膜时间为400-600min，铜镀层厚度为10-15μm；

(3)在铜镀层的表面制备金属涂层或金属陶瓷涂层，得到所述碳纤维基复合材料。

4.根据权利要求3所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述惰性气体为N₂和Ar，气压为3-4Pa，电磁线圈电压为15-25V，靶电流为100-150A，负偏压为50-80V，工件架的公转速度为3-4r/min，镀膜时间为420-480min。

5.根据权利要求3所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，去胶处理的温度为350℃-400℃，保温时间不超过30min。

6.根据权利要求3所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用高压气体动力喷涂工艺在铜镀层的表面制备金属基导电涂层，高压气体动力喷涂工艺的工艺参数为：原料粉末为铜粉或银粉，原料粉末的粒径为5-63μm，压缩气体为氩气或氮气，压缩气体的压力为2-7MPa，压缩气体和原料粉末的加热温度为200-800℃，喷嘴的出口直径为6-12mm，喷枪枪口与电极体表面的距离为10-70cm，粉末沉积速率为100-700μm/每循环。

7.根据权利要求6所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，原料粉末的粒径为10-30μm，压缩气体和原料粉末的加热温度为250-350℃，粉末沉积速率为300-400μm/每循环。

8.根据权利要求3所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用大气等离子喷涂工艺在铜涂层的表面制备的金属基高温抗氧化涂层，大气等离子喷涂工艺的工艺参数为：喷涂原料为Ni基合金或Co基合金，喷涂原料的粒度为50-200μm，电流为450-550A，电压为65-75V，工作气体为Ar，工作气体速度为30-70slpm，热源气体为H₂，热源气体速度为4-8slpm，喷涂距离为80-150mm，金属基高温抗氧化涂层的厚度为150-200μm。

9.根据权利要求3所述的碳纤维基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用大气等离子喷涂工艺在铜涂层的表面制备金属陶瓷涂层，大气等离子喷涂工艺的工艺参数：喷涂原料为WC或SiN，电流为550-700A，工作气体为Ar，工作气体速度为30-70slpm，热源气体为H₂，热源气体速度为4-8slpm，喷涂距离为80-150mm，金属陶瓷涂层的厚度为150-300μm。