[發明專利]碳/碳復合材料TiB2 抗氧化外涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310543045.9
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103601531A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 黃劍鋒;張永亮;曹麗云;郝巍;張博燁;王丹
• 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】

本發明涉及一種碳/碳復合材料復合外涂層的制備方法，具體涉及一種碳/碳復合材料TiB₂抗氧化外涂層的制備方法。

【背景技術】

C/C復合材料又被稱為碳纖維碳基復合材料，由于其只有單一的碳元素組成，不僅具有炭及石墨材料優異的耐燒蝕性能，低密度、熱膨脹系數低等優點，而且高溫下還有優異的力學性能。尤其是其強度隨溫度的增加不降反升的性能，使其成為發展前途的高技術新材料之一，被廣泛用作航空和航天技術領域的燒蝕材料和熱結構材料。但是，C/C復合材料在溫度超過500℃的氧化氣氛下迅速氧化，這大大限制了其應用，因此C/C復合材料的氧化保護問題成為了近年來的研究熱點之一。同時對其進行高溫抗氧化防護對其高溫應用具有重要的意義。

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。SiC涂層由于與C/C復合材料的物理、化學相容性好而普遍作為過渡層使用，但是單一的SiC涂層不能對C/C基體提供有效的保護，因而抗氧化外涂層成為當前的研究熱點。到目前為止，制備的外涂層有很多種，例如氮化物涂層[A.J.Dusza,P.Influence?of?the?heat?treatment?on?mechanical?properties?and?oxidation?resistance?of?SiC-Si₃N₄composites.Ceramics?International,2013,67(2013):292-297]、硅化物涂層[Huang?J?F,Wang?B,Li?H?J,et?al.A?MoSi₂/SiC?oxidation?protective?coating?for?carbon/carbon?composites.Corrosion?Science,2011,2(53):834-839.]等。同時有制備單一SiC涂層[陳旸,王成國,趙偉.兩步法制備具有自愈合能力的純SiC涂層.物理化學學報，2012，28(1)；239-244]等。

到目前為止外涂層的制備方法多種多樣，主要有以下幾種：超臨界態流體技術，化學氣相沉積，包埋法，原位成型，溶膠-凝膠法，熔漿涂覆反應，爆炸噴涂和超聲波噴涂法等。采用超臨界態流體技術來制備C/C復合材料涂層由于制備的工藝實施需要在高溫高壓下進行，對設備的要求較高，并且形成的外涂層要在惰性氣氛下進行熱處理，制備周期比較長[Bemeburg?P?L,Krukonis?V?J.Processing?of?carbon/carbon?composites?using?supercritical?fluid?technology[P].United?States?Patent?US5035921,1991]，采用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.]，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.]，而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[Fu?Qian-Gang,Li?He-Jun,Wang?Yong-Jie,Li?Ke-Zhi,Tao?Jun.Surface&Coating?Technology.2010,204,1832.]，同樣采用爆炸噴涂和超聲波噴涂法雖然已經制備出部分合金涂層，但是，該工藝還有很多不完善的地方，所制備的高溫防氧化性能尚需要進一步的提高[Terentieva?V?S,Bogachkova?O?P,Goriatcheva?E?V.Method?for?protecting?products?made?of?a?refractory?material?against?oxidation,and?resulting?products[p].US?5677060,1997.]。

【發明內容】