[發明專利]一種碳/碳復合材料納米碳化硅-莫來石-二硅化鉬復合外涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201010181862.0
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101844936A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 黃劍鋒;王博;楊強;曹麗云;曾燮榕;吳建鵬;劉淼
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B41/85
• 分類號: C04B41/85
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種制備碳/碳復合材料復合外涂層的方法，具體涉及一種采用水熱電泳沉積制備表面均勻無微裂紋產生，且厚度均一無貫穿性孔洞和裂紋產生的碳/碳復合材料納米碳化硅-莫來石-二硅化鉬復合外涂層的制備方法。

背景技術

近年來碳/碳(C/C)復合材料逐漸成為人們研究的熱點。由于碳/碳復合材料熱膨脹系數低、密度低、耐燒蝕、耐腐蝕、摩擦系數穩定、導熱導電性能好和高強度、高模量等特點，特別是隨溫度升高力學性能不降反升的特性，因此其被應用于航空、航天及民用工業領域。然而，它的許多上述性質只有在惰性氣氛下或者是低于450℃的條件下才能保持，氧化失重將使得碳/碳復合材料的力學性能明顯下降，從而限制了其作為高溫耐火材料在氧化氣氛下的廣泛應用。因此，解決碳/碳復合材料高溫氧化防護問題是充分利用其性能的前提。

抗氧化涂層被認為是解決碳/碳復合材料高溫氧化防護問題的有效方法，但是單一的涂層很難有效的長時間的保護碳/碳復合材料免受氧化。多層復合涂層可以長時間的保護碳/碳復合材料，所以成為了人們研究的熱點。在過渡層中，由于SiC與碳/碳復合材料具有良好的物理化學相容性，所以被普遍采用。

到目前為止，作為外涂層的材料有很多種，例如SiC晶須增韌MoSi₂-SiC-Si涂層[FuQian-Gang，，Li?He-Jun，Li?Ke-Zhi，Shi?Xiao-Hong，Hu?Zhi-Biao，Huang?Min，SiC?whisker-toughened?MoSi₂-SiC-Si?coating?to?protect?carbon/carbon?composites?against?oxidation，Carbon.2006，44，1866.]、CrSi₂涂層[Fu?Qian-Gang，Li?He-Jun，Shi?Xiao-Hong，Liao?Xiao-Ling，Li?Ke-Zhi，Huang?Min.Microstructure?and?anti-oxidation?property?of?CrSi₂-SiC?coating?for?carbon/carboncomposites.Appl.Surf.Sci.2006，252，3475]、硅酸釔涂層[Huang?Jian-Feng，Li?He-Jun，ZengXie-Rong，Li?Ke-Zhi.Surf.coat.Technol.2006，200，5379.]等。MoSi₂具有1800℃氧化氣氛下的高溫穩定性、高溫蠕變性能和高溫韌性并具有優良的自愈合性，使之成為倍受關注的用于高溫氧化氣氛下的涂層保護材料。然而MoSi₂高達8.1×10^-6/K的熱膨脹系數使其實際應用倍受限制。而莫來石熱膨脹系數5.1×10^-6/K和SiC內涂層(5.5×10^-6/K)極其相近，具有良好的物理化學相容性，并且高溫度下莫來石自身能與氧氣能生成低氧滲透率和高溫穩定性良好的SiO₂和Al₂O₃，可以大大提高涂層的高溫抗氧化性能。

到目前為止外涂層的制備方法多種多樣，主要有以下幾種：溶膠-凝膠法，包埋法，化學氣相沉積，原位成型，熔漿涂覆反應等。采用溶膠凝膠法制備的外涂層表面容易開裂并且涂層厚度不足的缺點[Huang?Jian-Feng，Zeng?Xie-Rong，Li?He-Jun，Xiong?Xin-Bo，Sun?Guo-ling.Surf.coat.Technol.2005，190，255.]，采用包埋法制備的碳化硅涂層有于表面存在較大的應力，所以也容易出現便面開裂的現象[Fu?Qian-Gang，Li?He-Jun，Shi?Xiao-Hong，Li?Ke-Zhi，Sun?Guo-Dong.Scripta?Mater.2005，52，923.]，而原位成型法制備的涂層需要在1500℃下高溫處理，且不能一次制備完成[Huang?Jian-Feng，Li?He-Jun，Zeng?Xie-Rong，Li?Ke-Zhi.Surf.coat.Technol.2006，200，5379.]，同樣采用熔漿涂覆反應法制備涂層仍然存要多次涂刷不能一次制備完成，需要后期熱處理的弊端[Huang?Min，Li?Ke-Zhi，Li?He-Jun，Fu?Qian-Gang，Sun?Guo-DongCarbon.2007，45，1105.]。