一種碳化硼涂層的制備方法與流程

本發明屬于表面工程技術領域，具體涉及一種碳化硼涂層的制備方法。

背景技術：

碳化硼材料，具有高硬度、高熔點、低密度、高彈性模量、化學性能穩定、中子吸收截面大、優異的熱電性能和良好的力學穩定性等特點，因此在核工業和航天航空等領域得到了廣泛的應用。

目前制備碳化硼涂層的方法主要有氣相沉積、等離子噴涂、氣體轉換、反應-燒結、等離子浸沒離子處理等方法。氣相沉積法和等離子噴涂法需要昂貴的設備，且存在陰影效應，很難在復雜的基材表面進行均勻的涂覆；反應-燒結法對工藝的燒結溫度要求很高，條件苛刻；等離子浸沒離子處理技術生成的碳化硼涂層很薄，厚度小于200nm，限制了它的應用前景。

因此，碳化硼涂層要在眾多領域得到廣泛應用，需要發展一種工藝簡單，且適用于大面積、形狀復雜的表面涂覆的碳化硼涂層制備方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種碳化硼涂層的制備方法，具體技術方案如下：

一種碳化硼涂層的制備方法，具體包括如下步驟：

1)對金屬基材表面進行凈化處理，用砂紙打磨涂覆層，并清洗烘干后待用；

2)將碳化硼粉末過篩分級；

3)將步驟2)中分級后的碳化硼粉末與環氧樹脂澆注料混合均勻，得到漿料；

4)在步驟1)中處理后的金屬基材表面均勻刷涂步驟3)中的漿料，制成濕膜；

5)步驟4)中濕膜在真空條件下，消除氣泡；然后在常壓下固化成型，制得碳化硼涂層。

步驟2)中分級采用200～300目篩。

步驟3)中所述的環氧樹脂澆注料是由JY-9715A和JY-9715B按照1:1的質量比混合而成。

步驟3)中碳化硼粉末的質量百分比為50％～70％，環氧樹脂澆注料的質量百分比為50％～30％。

步驟3)中漿料的粘度為4000～8000mPaS。

步驟4)中刷涂采用100目的絲網。

步驟5)中消除氣泡的條件為：真空條件下，90～95℃保溫0.5～1h。

步驟5)中固化成型的條件為：常壓下，90～95℃保溫4～5h，105～110℃保溫2～3h，130～135℃保溫7～9h。

步驟5)中制得的碳化硼涂層的厚度為180～220μm。

本發明的有益效果為：本發明分級后的碳化硼粉末與環氧樹脂澆注料混合制備漿料，通過在金屬基材表面刷涂漿料制備濕膜，固化后，即在金屬基材表面形成一層力學性能較好的碳化硼涂層。本發明所制備的碳化硼涂層厚度為180～220μm，與金屬基材具有較好的結合力，可廣泛應用于核工業和航空航天等領域。且本發明制備涂層工藝簡單，適用于大面積、各種形狀的金屬基材。

附圖說明

圖1為實施例1鋁合金表面制備的碳化硼涂層的SEM圖。

圖2為實施例1鋁合金表面制備的碳化硼涂層的XRD衍射圖。

具體實施方式

本發明提出了一種碳化硼涂層的制備方法，下面結合實施例對本發明作進一步介紹。

實施例1

(1)對鋁合金表面進行凈化處理，用砂紙打磨涂覆層到800^#，并用酒精進行超聲清洗，80℃烘干后待用；

(2)碳化硼粉末經200～300目篩分級；

(3)將步驟(2)中分級后的碳化硼粉末與環氧樹脂澆注料混合均勻，得到漿料，控制漿料的粘度范圍為4000～8000mPas，其中，碳化硼粉末的質量百分比為70％，環氧樹脂澆注料的質量百分比為30％，環氧樹脂澆注料是由JY-9715A和JY-9715B按1:1的質量比例混合而成；

(4)步驟(3)中漿料通過100目的絲網均勻刷涂在步驟(1)中烘干待用的金屬基材表面，制成濕膜；

(5)步驟(4)中濕膜在真空(<10^-1Pa)條件下，90℃保溫1h，消除氣泡；然后在常壓條件下，90℃保溫4h，105℃保溫2h，135℃保溫7h，自然冷卻成型，即制得碳化硼涂層。

圖1為在鋁合金表面制備的碳化硼涂層截面SEM圖，圖2為碳化硼涂層的XRD衍射圖，碳化硼涂層表面平整，厚度為200μm左右，與鋁合金基體結合緊密，在陶瓷和金屬界面無明顯缺陷存在。

實施例2

(1)對鎂合金表面進行凈化處理，用砂紙打磨涂覆層到800^#，并用酒精進行超聲清洗，80℃烘干后待用；

(2)碳化硼粉末經200～300目篩分級；

(3)將步驟(2)中分級后的碳化硼粉末與環氧樹脂澆注料混合均勻，得到漿料，控制漿料的粘度范圍為4000～8000mPas，其中，碳化硼粉末的質量百分比為60％，環氧樹脂澆注料的質量百分比為40％，環氧樹脂澆注料是由JY-9715A和JY-9715B按1:1的質量比例混合而成；

(4)步驟(3)中漿料通過100目的絲網均勻刷涂在步驟(1)中烘干待用的金屬基材表面，制成濕膜；

(5)步驟(4)中濕膜在真空(<10^-1Pa)條件下，90℃保溫1h，消除氣泡；然后在常壓條件下，90℃保溫4h，105℃保溫2h，135℃保溫7h，自然冷卻成型，即制得碳化硼涂層。

實施例3

(1)對銅片表面進行凈化處理，用砂紙打磨涂覆層到800^#，并用酒精進行超聲清洗，80℃烘干后待用；

(2)碳化硼粉末經200～300目篩分級；

(3)將步驟(2)中分級后的碳化硼粉末與環氧樹脂澆注料混合均勻，得到漿料，控制漿料的粘度范圍為4000～8000mPas，其中，碳化硼粉末的質量百分比為50％，環氧樹脂澆注料的質量百分比為50％，環氧樹脂澆注料是由JY-9715A和JY-9715B按1:1的質量比例混合而成；

(4)步驟(3)中漿料通過100目的絲網均勻刷涂在步驟(1)中烘干待用的金屬基材表面，制成濕膜；

(5)步驟(4)中濕膜在真空(<10^-1Pa)條件下，90℃保溫1h，消除氣泡；然后在常壓條件下，90℃保溫4h，105℃保溫2h，135℃保溫7h，自然冷卻成型，即制得碳化硼涂層。