[发明专利]一种利用等离子喷涂在复合材料表面制备导电涂层的方法

说明书

本发明涉及表面工程技术领域，提供了一种利用等离子喷涂在复合材料表面制备导电涂层的方法。本发明将复合材料基体依次进行清洗和喷砂处理，然后将复合材料基体固定在等离子喷涂设备的工作台上，采用压缩空气对复合材料基体表面进行清理；对清理后的复合材料基体表面进行预热，采用等离子喷涂法将导电金属粉末喷涂在预热后的复合材料基体表面，形成导电涂层。本发明采用等离子喷涂的方法在复合材料表面制备导电涂层，该方法操作简单，稳定性和可控性高，适用于大型结构件的喷涂，制得的导电涂层致密度较高，与基体结合良好，导电性能可控。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种利用等离子喷涂在复合材料表面制备导电涂层的方法。

背景技术

陶瓷材料具有耐高温性能好、抗氧化能力强、硬度高等有点，但是其也存在脆性大的缺点，不能承受剧烈的机械冲击。在陶瓷基体中掺加纤维可以起到增韧的作用，改善其脆性，所得复合材料即为纤维增强陶瓷基复合材料，这种复合材料采用玻璃纤维或炭纤维进行增强，使陶瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转，在增加强度和韧性的同时，还能保持良好的耐高温性能。

在航空航天、舰船以及电子领域，纤维增强陶瓷基复合材料应用越来越广泛，正在逐步替代金属、陶瓷等传统材料，成为主要的结构材料。但是，与传统金属材料相比，纤维增强陶瓷基复合材料虽然提升了强度、降低了密度，但是其导电性能变差，导致功能上出现巨大缺失，严重限制了其应用，因而需要在复合材料表面制备导电涂层，以补偿和提升其导电性能。

目前，在复合材料表面制备导电涂层的常用方法为金属网技术和铺贴金属箔技术。金属网技术和铺贴金属箔技术是将金属网/箔贴在复合材料表面，金属网/箔和复合材料的结合强度较差，金属网/箔的导电率难以调控，且上述方法不适用于大型结构件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用等离子喷涂在复合材料表面制备导电涂层的方法。本发明采用等离子喷涂法在复合材料表面制备导电涂层，导电涂层和复合材料的结合强度高，导电率容易调控，适用于制备大型结构件。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种利用等离子喷涂在复合材料表面制备导电涂层的方法，包括以下步骤：

(1)将复合材料基体依次进行清洗和喷砂处理；

(2)将喷砂处理后的复合材料基体固定在等离子喷涂设备的工作台上，采用压缩空气对复合材料基体表面进行清理；

(3)对清理后的复合材料基体表面进行预热，采用等离子喷涂法将导电金属粉末喷涂在预热后的复合材料基体表面，形成导电涂层；

其中，所述复合材料基体为纤维增强陶瓷基复合材料。

优选的，所述纤维增强陶瓷基复合材料为玻璃纤维增强陶瓷基复合材料或碳纤维增强陶瓷基复合材料。

优选的，所述清洗用清洗剂为丙酮；所述喷砂处理用砂为白玉钢砂。

优选的，所述预热的温度为20～100℃。

优选的，所述导电金属粉末包括纯铜粉、铜合金粉、纯银粉和银合金粉中的一种或几种。

优选的，所述等离子喷涂的参数包括：电流为550～700A，电压为20～30V，送粉率为5～45g/min，主气流量为60～120SCFH，辅气流量为0～30SCFH。

优选的，所述步骤(3)具体为：将导电金属粉装载进入等离子喷涂设备的送粉器，设置机械手的喷涂行走路线，然后调整等离子喷涂设备的参数，对复合材料基体表面进行预热后，用等离子喷枪将导电金属粉末喷涂至复合材料基体表面。

优选的，所述导电涂层的厚度为50～1000μm。