[发明专利]一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法，包括：步骤一：采用喷砂设备对陶瓷基体表面喷砂粗化处理；步骤二：对步骤一喷砂处理后的陶瓷基体清理表面浮尘，并用超声波清洗陶瓷基体表面，然后烘干；步骤三：将喷涂原料粉碎成粉末，称取250g，待喷涂使用；步骤四：对陶瓷基体表面进行喷涂处理，其包含等离子喷涂和超音速火焰喷涂。本发明的涂层与陶瓷具备高的结合强度，陶瓷在受到冲击时，涂层随陶瓷发生断裂，吸收能量，阻止裂纹扩展；另外涂层的断裂可改变陶瓷裂纹走向，增大裂纹扩展面积，提高韧性。

技术领域

本发明是一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法，属于陶瓷表面涂层制备技术领域。

背景技术

陶瓷硬度高、密度低，是制备轻量化装甲材料的极佳选择。但其韧性差，在受到弹头冲击后容易发生脆断，使其硬度高的优势难以发挥，从而制约了在装甲防护领域的应用。为了提高其防护性能，研究人员通过微观结构调整对陶瓷增韧以及制备陶瓷基复材改善其韧性。然而，通过微观结构调整对陶瓷增韧效果不明显；制备陶瓷基复材韧性得到提高，但硬度降低，削弱了其毁坏弹丸的能力。

弹丸在侵彻陶瓷时，弹头的冲击使陶瓷产生裂纹，随后由于应力波的作用使陶瓷受拉应力，使得裂纹得以扩展，陶瓷发生碎裂。研究表明，对陶瓷增加三维约束可对陶瓷施加压应力，从而抵消应力波产生的拉应力。上述方法保证了陶瓷的高硬度，同时提高陶瓷的抗裂纹扩展能力，从而提高其抗侵彻能力。传统的陶瓷约束主要由面板、侧板和背板共同构成，材料为装甲钢，但这种方式不能很好地约束陶瓷内部裂纹的扩展。微观上，固体表面由许多微凸体构成，固体间的接触只依赖于若干个微凸体的接触，故难以有效控制裂纹扩展；其次，装甲钢的硬度尤其是动态硬度远低于陶瓷，导致刚性约束不足，使得中弹后被约束的陶瓷破碎。中国专利“多孔金属封装陶瓷复合防护板及其制备方法”(公开号：CN102774075A)提供了一种陶瓷三维约束的方法，该方法中将陶瓷芯板与混合粉末置于模具中进行压制成型，对于脆性的陶瓷，这可能会使陶瓷产生微裂纹或发生断裂，影响其防护性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种增强陶瓷三维约束涂层的制备方法，包括：

步骤一：采用喷砂设备对陶瓷基体表面喷砂粗化处理；

步骤二：对步骤一喷砂处理后的陶瓷基体清理表面浮尘，并用超声波清洗陶瓷基体表面，然后烘干；

还包括：

步骤三：将喷涂原料粉碎成粉末，称取250g，待喷涂使用；

步骤四：对陶瓷基体表面进行喷涂处理，喷涂处理为等离子喷涂或超音速火焰喷涂。

优选的，步骤一中的喷砂处理参数具体为：喷砂压力为0.5-0.6MPa，砂粒选择棕刚玉，粒度为60-80目，喷砂距离为20-30cm，喷砂角度为45°-90°，喷砂时间为5-10s。

采用上述技术方案，喷砂处理可以达到使产器外观去毛刺、污物、氧化层的目的，也可以提升产品表面粗糙度，增加涂装附着力的作用；且，棕刚玉具有较好的强度和韧性，喷砂处理后能去除陶瓷表面附着不紧的颗粒，使喷砂更细腻。同时可以使陶瓷表面形成压力层，增加陶瓷的抗弯曲强度和表面硬度。

优选的，步骤三与步骤四之间还包括：将喷涂原料置于鼓风干燥箱中120℃处理2h。

采用上述技术方案，干燥后的喷涂原料在喷涂过程中流动性更好，使其喷涂效果更加。

优选的，所述喷涂原料粉碎后的粉末粒径为25-105μm。

优选的，所述喷涂原料粉碎后的粉末粒径为45-65μm。