[發(fā)明專利]一種ZrB2-SiC/SiC陶瓷涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410001380.0
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103819227A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 張幸紅;韓文波;王鵬;洪長青;胡平;張兆停;熊漫漫;王公平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89;C04B41/87;B32B18/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶瓷涂層的制備方法。

背景技術

抗氧化問題一直是石墨材料、C/C復合材料和C/SiC復合材料等高溫結構材料存在的限制其使用的主要問題，在其表面制備多相陶瓷涂層是解決這類材料抗氧化問題的一種有效方法。

SiC由于其適中的熱膨脹系數(shù)以及與石墨材料、C/C復合材料和陶瓷涂層之間的良好物理和化學相容性，是一種良好的結合層材料，而且硅基陶瓷材料氧化后可形成在高溫下氧擴散率低的均勻致密的SiO₂玻璃層，為基體材料提供良好的抗氧化保護性能。但是，隨著溫度的升高和氧化時間的延長，SiO₂玻璃層中會形成空洞和氣泡，為氧向基體材料的擴散提供通道，而且單一的SiO₂玻璃相在使用中會緩慢揮發(fā)，導致涂層材料的逐漸消耗。

ZrB₂陶瓷材料具有高熔點、高強度和高溫下良好的抗氧化性，是一種在航空航天領域中具有良好應用前景的材料。ZrB₂氧化形成的ZrO₂可與SiO₂反應形成ZrSiO₄，ZrSiO₄具有良好的高溫抗氧化性能，能夠在1973K溫度下長時間使用。高熱穩(wěn)定性的ZrSiO₄相存在于SiO₂層中可以降低SiO₂的消耗并提高SiC涂層的抗氧化性，而且由于ZrB₂在低溫下氧化形成的B₂O₃的黏性很低，在1373K以上揮發(fā)嚴重，也使得ZrB₂材料不能作為單一的涂層材料使用。而在ZrB₂材料中加入硅系材料，如SiC、ZrC、HfC等可以在氧化后形成硼硅酸鹽玻璃相，提高材料的抗燒蝕和抗氧化性能。由于ZrB₂和SiC配合使用的獨特性能，ZrB₂-SiC陶瓷材料已被看做是能夠用于極端環(huán)境的非常有前景的陶瓷材料之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決目前的石墨材料、C/C復合材料和C/SiC復合材料表面的硅基陶瓷涂層抗氧化性能差的技術問題，從而提供一種ZrB₂-SiC/SiC陶瓷涂層的制備方法。

本發(fā)明的一種ZrB₂-SiC/SiC陶瓷涂層的制備方法是按以下步驟進行：

一、中間層SiC的制備：將Si粉和C粉均勻混合，得到原料1；將Si粉、C粉和SiC粉均勻混合，得到原料2；將B₂O₃、Al₂O₃、二茂鐵和二茂鎳中的一種或其中幾種的混合物，得到添加劑1；將添加劑1與原料1或原料2經(jīng)濕混球磨混合均勻后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中干燥，得到混合粉1；用砂紙將待涂覆的基體構件打磨倒角，采用包埋法將打磨好的待涂覆的基體構件包埋于混合粉1中，得到包埋混合粉1的基體構件，然后在真空或保護氣氛下將包埋混合粉1的基體構件加熱到溫度為1400℃～2200℃，并在溫度為1400℃～2200℃的條件下保溫10min～4h，隨爐冷卻至室溫，然后經(jīng)過超聲清洗和干燥后，得到包埋中間層SiC的基體構件；步驟一所述的混合粉1中的添加劑1的質(zhì)量分數(shù)為0～18%；步驟一所述的原料1中Si粉的質(zhì)量分數(shù)為30%～85%，C粉的質(zhì)量分數(shù)為15%～70%；步驟一所述的原料2中Si粉的質(zhì)量分數(shù)為20%～80%、C粉的質(zhì)量分數(shù)為2%～20%，SiC粉的質(zhì)量分數(shù)為3%～60%，Si粉、C粉和SiC粉的質(zhì)量分數(shù)總和為100%；