一种含碳纳米管涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含碳纳米管涂层材料及其制备方法，属于涂层技术领域。所述材料中，过渡层为一层垂直于基体和涂层，且位于二者之间的纯碳纳米管阵列，采用等离子体表面改性将纯碳纳米管靠近涂层一端捆绑为结头；双壁碳纳米管数量含量为60％以上，长度为1nm～1000nm。采用电子束沉积在基体表面制备催化层；采用催化裂解法在带有催化层的基体表面垂直生长一层纯碳纳米管阵列，等离子体表面改性处理后在过渡层上制备涂层，得到所述材料。由于碳纳米管的纳米咬合粘附机制可有效提高基体和涂层的结合强度，碳纳米管层排列疏松且柔韧性良好，是涂层和基体加热冷却时有效的应力释放层，解决了涂层与基体间由于热膨胀系数差异引起的开裂问题。

【技术实现步骤摘要】
一种含碳纳米管涂层材料及其制备方法
本专利技术涉及一种含碳纳米管涂层材料及其制备方法，属于涂层

技术介绍
涂层技术属于材料表面工程技术，是在不改变基体材料的成分、不削弱基体材料的强度条件下，通过某些物理或化学手段赋予材料表面以特殊的性能，从而满足工程需求或提高零部件材料的使用寿命。涂层的种类繁多，根据涂层的功能和用途可分为：耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、电导和电阻涂层、耐腐蚀涂层以及防氚渗透涂层等。对于高温下使用的涂层(如耐热抗氧化涂层)或是制备温度较高的涂层(如金刚石涂层，制备温度为500℃～1500℃)，由于涂层与基体结合强度低以及基体与涂层热膨胀系数差异较大，导致涂层在冷热过程中开裂甚至脱落，这是涂层非正常失效的主要原因，也是制约涂层实现产业化以及工程应用的主要因素。目前解决此类问题最普遍和有效的方法是在基体与涂层之间增加一层或多层过渡层。过渡层一般选用热膨胀系数介于涂层与基体之间的材料，有效降低涂层与基体由于热膨胀系数差异造成的内应力，缓解涂层在冷热过程中开裂。然而，这类过渡层存在以下不足：1)过渡层与涂层和基体之间依然存在热膨胀系数差异，无法根本解决涂层开裂问题；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含碳纳米管涂层材料，其特征在于：所述材料由基体、过渡层和涂层组成，过渡层位于基体和涂层之间；所述过渡层为一层垂直于基体和涂层的纯碳纳米管阵列，采用等离子体表面改性将2根以上的纯碳纳米管靠近涂层一端捆绑为结头；双壁碳纳米管数量含量为60％以上，长度为1nm～1000nm。

【技术特征摘要】
1.一种含碳纳米管涂层材料，其特征在于：所述材料由基体、过渡层和涂层组成，过渡层位于基体和涂层之间；所述过渡层为一层垂直于基体和涂层的纯碳纳米管阵列，采用等离子体表面改性将2根以上的纯碳纳米管靠近涂层一端捆绑为结头；双壁碳纳米管数量含量为60％以上，长度为1nm～1000nm。2.根据权利要求1所述的一种含碳纳米管涂层材料，其特征在于：所述基体为钢、镍基合金、硬质合金、铜合金、硅材料和陶瓷材料中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种含碳纳米管涂层材料，其特征在于：所述涂层材料为陶瓷涂层、金刚石涂层、类金刚石涂层、SiC涂层以及氮化物涂层中的一种以上。4.一种如权利要求1～3任一项所述的含碳纳米管涂层材料，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)将基体材料打磨光滑至表面粗糙度Ra＝5nm～200nm，Rz＝20nm～800nm，采用电子束沉积在干燥洁净的基体表面制备2nm～10nm厚的Fe层作为催化层，得到带有催化层的基体；(2)采用催化裂解法在带有催化层的基体表面垂直生长一层纯碳纳米管阵列，用等离子体进行表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋曼，黄群英，王伟，毛小东，吴宜灿，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34