[发明专利]一种轻质复合装甲陶瓷用复合涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种轻质复合装甲陶瓷用复合涂层的制备方法，包括：步骤一：B₄C陶瓷基体进行喷砂粗化处理；步骤二：喷砂处理后的B₄C陶瓷基体进行表面浮尘处理，并用超声波清洗表面，烘干；步骤三：将制备好的喷涂原料置于干燥箱中，150‑200℃，保温1‑2h；步骤四：采用超音速火焰喷涂法或等离子喷涂法依次喷涂Ti/Al过渡层，TiN强韧层、TiCN/金刚石硬质层和Cu低熔点层。本发明在B₄C陶瓷基体上形成四个涂层，在基体受到穿燃弹冲击时，梯度涂层表面低熔点Cu涂层发生熔化，粘滞在弹头表面，增大弹头冲击阻力，提高抗侵彻能力。

技术领域

本发明是一种轻质复合装甲陶瓷用复合涂层的制备方法，属于陶瓷表面涂层制备技术领域。

背景技术

轻质复合装甲结构中，一般采用高硬度陶瓷作为迎弹面，从而起到破坏弹头，增大弹头受力面积的作用。碳化硼(B₄C)俗称人造金刚石，具备低的密度(相对密度2.52)以及高的硬度(29GPa)，是制备轻质复合装甲的极佳选择。但是其低的韧性(3.2GPa/m²)使其受到弹体冲击后发生碎裂，不具备抗多次打击能力。

为了改善其韧性，提高其防护性能，研究人员在其微观结构及制备陶瓷基复材方面开展了工作。然而，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。此外，研究人员还通过对陶瓷施加三维约束来对其进行止裂，常用的方法为通过热压罐工艺对整个复合装甲包覆芳纶止裂层，从而达到约束陶瓷的目的，然而胶膜的粘结强度有限，对陶瓷的止裂效果差；此外，研究人员通过熔模精密铸造工艺制备合金层对陶瓷施加约束，但其结构和性能都单一，膜层过薄则约束效果差，膜层过厚则重量增大。

涂层技术在表面防护领域一直受到推崇，高强韧的涂层在受到冲击时将会发生塑性形变，可以吸收冲击能，提高基体的抗冲击能力。而梯度涂层技术可以实现基体材料到涂层的成分渐变，提高涂层与基体的结合强度，同时减小内部的残余应力、热应力以及裂纹驱动力。热喷涂技术是制备涂层的关键技术之一，它利用热源将材料加热到熔化或半熔化状态，再经过高速气流或焰流使其雾化，加速喷射在材料表面，使其得到强化或改性，目前已在隔热、耐磨、耐腐蚀、减摩等领域得到广泛应用。

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轻质复合装甲陶瓷用复合涂层的制备方法，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：一种轻质复合装甲陶瓷用复合涂层的制备方法，包括：

步骤一：B₄C陶瓷基体进行喷砂粗化处理；

步骤二：喷砂处理后的B₄C陶瓷基体进行表面浮尘处理，并用超声波清洗表面，烘干；

步骤三：将制备好的喷涂原料置于干燥箱中，150-200℃，保温1-2h；

步骤四：采用超音速火焰喷涂法或等离子喷涂法依次喷涂Ti/Al过渡层，TiN强韧层、TiCN/金刚石硬质层和Cu低熔点层。

采用上述技术方案，将制备好的喷涂原料进行干燥处理，主要是降低喷涂原料内的水分含量，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，喷涂更均匀。

优选的，采用超音速火焰喷涂用于喷涂Ti/Al过渡层，喷涂工艺参数为：燃气(C₂H₂)流量为23L/min，氧气流量为210L/min，喷涂距离为270mm。喷涂完成后，进行真空热处理，温度1100℃，保温2h。

采用上述技术方案，喷涂完成后，进行真空热处理，主要是为了发生冶金结合，增大Ti/Al涂层与B₄C陶瓷基体的结合强度。