一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法与流程

本发明涉及复合材料表面铝基导电涂层领域，具体是一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法。

背景技术：

1、碳纤维增强聚合物复合材料具有强度高、耐腐蚀、耐疲劳等优良的性能，近年来在航空制造领域的使用越来越广泛。与金属材料相比，碳纤维复合材料导电性较差，遭遇雷击后，未能释放的静电荷会在飞机表面积聚，导致复合材料构件深度分层或严重烧蚀，影响使用。常用的解决方法是采用火焰喷涂的方法在飞机复合材料表面制备铝导电层，但由于火焰喷涂工艺本身的局限性，喷铝层存在致密度低、氧化率高、结合性能差、电阻率高等问题。为降低导电层电阻，需要增大喷铝层的厚度(一般需喷涂厚度0.2mm的涂层)，导致飞机增重较大，降低了飞机飞行的经济性。

2、碳纤维复合材料导电性较差，遭遇雷击后，未能释放的静电荷会在飞机表面积聚，导致复合材料构件深度分层或严重烧蚀，影响使用。而常用复合材料表面火焰喷铝层的致密度低、氧化率高、结合性能差、电阻率高，需使用较大厚度的喷铝层以满足使用要求，导致飞机增重较大，需要提出一种制备方法来解决火焰喷铝层致密度低、结合性能差、耐磨性能差、电阻率高的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法。

2、一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其具体步骤如下：

3、s1、粉末原材料的制备：根据需求选择粉末，再充分混合粉末，使用混粉机，在5rpm～15rpm的转速下，将两种粉末混合30min～60min，从而获得最终的低压冷喷涂用粉末原材料；

4、s2、低压冷喷涂涂层制备：

5、s21：选择碳纤维复合材料为基体，准备金相、显微硬度和电阻测试试样；选择ly12铝合金为基体，准备耐磨试验；

6、s22：在碳纤维复合材料待喷涂区域的背面增加顶铁作为支撑，对待喷涂区域进行喷砂处理，喷砂后，采用压缩空气对试样表面进行吹扫；

7、s23：在粉末混合后4小时内，以及喷砂后2小时内，采用低压冷喷涂工艺，在试样表面制备铝基导电涂层，工艺过程中，采用红外测温仪实时监控零件表面温度，温度不高于90℃；

8、s24：采用机械加工的方法，将结合强度试样的涂层表面打磨至粗糙度ra0.8μm，再对结合强度试样表面涂层和对偶件粘接面进行喷砂处理，依次将对偶件4-fm1000胶片-结合强度试样叠加摆放，并在两端施加5kg～6kg的压力，在保压的情况下，放入烘箱，最后随炉冷却；

9、s25：拆除碳纤维复合材料试样背面的支撑顶铁，对于金相及摩擦磨损试样7表面涂层，依次使用600目、800目、1000目、2000目的砂纸打磨，再使用3μm金刚石抛光液和0.02μm氧化硅抛光液抛光涂层。

10、s3、涂层性能检测：

11、s31、采用目视检查的方式对低压冷喷涂铝基导电层表面进行检查，涂层应无裂纹、翘曲、起皮或脱落现象；

12、s32、采用扫描电子显微镜观察低压冷喷涂铝基导电层微观组织，并参照相应标准，对涂层的孔隙率进行分析；

13、s33、采用自动显微维式硬度计测量低压冷喷涂铝基导电层的显微硬度；

14、s34、参照相应标准，对低压冷喷涂铝基导电层的结合强度进行评估；

15、s35、借助摩擦磨损试验机，测试采用球-盘磨损的形式，以si3n4球6为对磨件，在10n载荷和125mm/s的线速度下的磨损10min，测试低压冷喷涂铝基导电层的耐磨性能；

16、s36、借助bt3562a电阻测量仪，采用四探针法测定低压冷喷涂铝基导电层的电阻。

17、本发明的有益效果是：本发明通过调控粉末原材料中al、ni、al2o3的粒径和比例，以及配套的低压冷喷涂工艺参数，实现复合材料表面低压冷喷涂铝基导电涂层的制备；低压冷喷涂al-ni-al2o3导电涂层具有致密度高、硬度高、结合强度高、耐磨性能好、电阻率低类优势，使较低厚度的导电层即可满足使用要求，降低了涂层增重对飞机飞行的影响，有效解决了复合材料表面火焰喷铝层致密度低、结合性能差、耐磨性能差、电阻率高的问题。

技术特征：

1.一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s1的选择粉末标准为：

3.根据权利要求2所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：三种粉末按照12±2wt.％的ni粉、10±2wt.％的al2o3粉以及余量al粉的比例混合。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s21中，在耐磨试验前需要使用丙酮充分清洗试样表面，去除各类油污、杂质。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s22中，碳纤维复合材料和ly12铝合金表面待喷涂区域的粗糙度需要达到ra4.0～ra7.0，如局部粗糙度不满足要求，可对局部区域进行补喷。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s22中，铝基导电涂层(2)的工艺参数为：

7.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s24的烘箱温度整体加热至180℃～190℃，保温2h～2.5h。

8.根据权利要求1所述的一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其特征在于：所述的步骤s35的测试方法需要摩擦磨损测试前后使用精度0.00001g的电子天平测量试样质量，计算试验前后的试样减重情况。

技术总结本发明涉及复合材料表面铝基导电涂层领域，具体是一种复合材料表面铝基导电涂层的制备方法，其具体步骤如下：S1、粉末原材料的制备；S2、低压冷喷涂涂层制备；S3、涂层性能检测；通过调控粉末原材料中Al、Ni、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的粒径和比例，以及配套的低压冷喷涂工艺参数，实现复合材料表面低压冷喷涂铝基导电涂层的制备；低压冷喷涂Al‑Ni‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;导电涂层具有致密度高、硬度高、结合强度高、耐磨性能好、电阻率低类优势，使较低厚度的导电层即可满足使用要求，降低了涂层增重对飞机飞行的影响，有效解决了复合材料表面火焰喷铝层致密度低、结合性能差、耐磨性能差、电阻率高的问题。技术研发人员：代雪婷,宋圣强,董丽斌,南健,程宗辉受保护的技术使用者：国营芜湖机械厂技术研发日：技术公布日：2024/12/2