[發明專利]碳/碳復合材料HfB2抗氧化外涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310545292.2
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103601533A
• 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】

本發明涉及一種制備碳/碳復合材料復合外涂層的方法，具體涉及一種碳/碳復合材料HfB₂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]、碳化物涂層[陳石林，黃健，李姍姍，劉會忠，葉崇.C-SiC-B₄C復合材料的制備及其抗氧化性能研究.炭素，2011，2(146)：1001-8948]、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].US5677060,1997.]。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種碳/碳復合材料HfB₂抗氧化外涂層的制備方法，采用此方法可以制備出厚度均勻無貫穿裂紋和微孔的碳/碳復合材料HfB₂抗氧化外涂層，并且其工藝設備簡單，反應周期短，成本低，具有廣闊的發展前景。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

碳/碳復合材料HfB₂抗氧化外涂層的制備方法，包括以下步驟：