【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合涂層制備，涉及一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層及制備方法。
技術介紹
1、電磁炮通過將電磁能轉換為發射載荷所需的瞬時動能，突破了機械能和化學能發射在速度和能量上的極限，是一種新概念動能武器。電磁軌道炮主要包括身管、鋁電樞和電源，身管主要由銅合金導軌、絕緣支撐體與外包層組成。其中，絕緣支撐體起到支撐導軌并保證導軌間電氣絕緣的作用，高溫等離子體燒蝕和鋁液燒蝕共同作用會導致支撐體的強度及絕緣性能下降，進而造成整個系統失效。陶瓷材料由于韌性低、可靠性差難以用作支撐體結構材料。目前，絕緣支撐體通常選用比強度高、抗疲勞斷裂性好、耐腐蝕的樹脂基復合材料，但是其耐高溫、抗燒蝕及抗沖蝕能力差是制約電磁炮身管壽命的重要原因。提高絕緣支撐體的機械性能和抗燒蝕性能對提高電磁發射系統性能和效率具有重大意義。
2、在提高樹脂基復合材料自身的耐溫性基礎上，通過在樹脂基表面制備熱防護涂層，以滿足電磁軌道炮的極端工況使用需求。由于環氧樹脂基復合材料的分解溫度低，對涂層制備工藝提出了很高的要求。目前主流的技術包括化學氣相沉積（cvd）、?物理氣相沉積（pvd）、溶膠-凝膠法（sol-gel）、冷噴涂、熱噴涂。然而氣相沉積難以在超大尺寸部件表面制備優質涂層，溶膠-凝膠法所制備的涂層易脆裂剝落、且制備周期長。冷噴涂熱量輸出更小。相比較而言，熱噴涂法（ts）制備陶瓷涂層效率高、成本低且適合大尺寸部件，其是一種通過將涂層原料迅速加熱至熔化或熔融狀態，然后使顆粒高速撞擊基體，熔滴經過鋪展、凝固、堆垛形成涂層的技術。按熱源種類可將其劃分為火
3、因此，在低熔點的樹脂基復合材料基體表面實現兼具電絕緣與耐燒蝕的陶瓷熱防護涂層的制備是提高電磁炮絕緣支撐體壽命與服役可靠性的切實可行的方法。
技術實現思路
1、為了提高樹脂基復合材料的無法兼具電絕緣與耐燒蝕的技術問題，本專利技術目的在于提供一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層及制備方法，該方法制備的復合涂層兼顧電絕緣與耐燒蝕性，能夠更好地應用于服役環境嚴苛的工況。
2、為達到以上目的，本專利技術采取如下技術方案予以實現：
3、一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，包括以下步驟：
4、將熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末、去離子水與粘結劑混合，得到混料；
5、將混料球磨后噴霧造粒，得到聚酰亞胺-納米al2o3復合粉末；
6、采用寬速域高能等離子噴涂技術在樹脂基復合材料上交替噴涂聚酰亞胺-納米al2o3復合粉末和al2o3粉末，得到環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層。
7、進一步的，混料的質量固相含量為25?%。
8、進一步的，粘結劑的質量為混料質量的1-3%，粘結劑為聚乙烯醇或peg。
9、進一步的，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的總的質量份數為100，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的質量份數比為（0-80）：（80-0）:20，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料不能同時0。
10、進一步的，熱塑性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，熱固性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，納米氧化鋁粉末的粒徑為20-30?nm。
11、進一步的，樹脂基復合材料噴涂前進行預處理：對樹脂基復合材料的表面進行噴砂和清潔處理。
12、進一步的，采用寬速域高能等離子噴涂技術在樹脂基復合材料上交替噴涂聚酰亞胺-納米al2o3復合粉末和al2o3粉末，包括以下步驟：先噴涂聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末1遍或多遍，然后噴涂al2o3粉末1遍或多遍，再噴涂聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末1遍或多遍，最后噴涂al2o3粉末1遍或多遍。
13、進一步的，噴涂時，聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末采用外送粉的方式送入射流；al2o3粉末采用內送粉的方式送入射流。
14、進一步的，噴涂時電流為380-420?a，電壓為80-90?v，主氣為氬氣，氬氣氣體流量為60-65?lmin-1，次氣為氫氣，氫氣氣體流量為10-14?lmin-1，噴涂距離為150-180?mm，復合粉末的送粉距離為90-110?mm。
15、一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層，所述復合涂層結合強度最高為20mpa，燒蝕150次后抗彎強度為235?mpa，電阻率最高達到71tω·cm。
16、與現有技術相比，本專利技術具有的有益效果包括：
17、本專利技術在復合涂層制備過程中，采用熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料與納米氧化鋁作為原料，形成聚合物-陶瓷復合涂層，可以減小基體與陶瓷層之間的性能差異，保證涂層的高可靠性結合，并減小基體的燒蝕。本專利技術中加入納米氧化鋁增強填料，改善納米復合涂層的結合強度、抗等離子燒蝕、抗斷裂強度等機械性能。納米氧化鋁的空間位阻效應阻礙了大分子鏈的移動，有效釘扎裂紋，增大裂紋的擴展阻力，提高了復合材料的強度。本專利技術中采用交替噴涂的方式，優化復合涂層結構，減小涂層和基體的物性差異。同時有效提升了涂層內聚結合，在滿足涂層高結合特性的同時兼具電絕緣與耐燒蝕性，保證復合涂層沉積過程中的高可靠性。
18、進一步的，本專利技術中添加了熱塑性樹脂，并改變了復合粉末熱塑性、熱固性樹脂的比例，其中熱塑性聚酰亞胺優異的塑性明顯提高了復合涂層的結合強度。
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1.一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，混料的質量固相含量為25?%。
3.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，粘結劑的質量為混料質量的1-3%，粘結劑為聚乙烯醇或PEG。
4.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的總的質量份數為100，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的質量份數比為（0-80）：（80-0）:20，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料不能同時0。
5.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，熱塑性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，熱固性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，納米氧化鋁粉末的粒徑為20-30?nm。
6.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其
7.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，采用寬速域高能等離子噴涂技術在樹脂基復合材料上交替噴涂聚酰亞胺-納米Al2O3復合粉末和Al2O3粉末，包括以下步驟：先噴涂聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末1遍或多遍，然后噴涂Al2O3粉末1遍或多遍，再噴涂聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末1遍或多遍，最后噴涂Al2O3粉末1遍或多遍。
8.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，噴涂時，聚酰亞胺-納米氧化鋁復合粉末采用外送粉的方式送入射流；Al2O3粉末采用內送粉的方式送入射流。
9.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，噴涂時電流為380-420?A，電壓為80-90?V，主氣為氬氣，氬氣氣體流量為60-65?Lmin-1，次氣為氫氣，氫氣氣體流量為10-14?Lmin-1，噴涂距離為150-180?mm，復合粉末的送粉距離為90-110?mm。
10.一種根據權利要求1-9任意一項所述方法制備的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層，其特征在于，所述復合涂層結合強度最高為20?MPa，燒蝕150次后抗彎強度為235MPa，電阻率最高達到71?TΩ·cm。
...【技術特征摘要】
1.一種環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，混料的質量固相含量為25?%。
3.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，粘結劑的質量為混料質量的1-3%，粘結劑為聚乙烯醇或peg。
4.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的總的質量份數為100，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料和納米氧化鋁粉末的質量份數比為（0-80）：（80-0）:20，熱塑性聚酰亞胺粉料、熱固性聚酰亞胺粉料不能同時0。
5.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，熱塑性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，熱固性聚酰亞胺粉料的粒徑為2-10?μm，納米氧化鋁粉末的粒徑為20-30?nm。
6.根據權利要求1所述的環氧樹脂表面交替噴涂嵌入型復合涂層的制備方法，其特征在于，樹脂基復合材料噴涂前進行預處理：對樹脂基復合材料的表面進行噴砂和清潔處理。
7.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王玉，劉昡，白宇，王斌，馬國政，劉明，王海斗，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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