[發明專利]碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層及其涂覆工藝

有效

• 申請號: 202010190576.4
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111362727B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 杜東偉;趙美玲;沈杰
• 申請（專利權）人: 德翼高科（杭州）科技有限公司
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87
• 代理公司: 杭州凌通知識產權代理有限公司 33316
• 代理人: 葉綠林

本發明公開了一種碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層，以重量百分比計，包含下列組分：磷酸或磷的氧化物20％—60％，鋁、鈣類穩定劑25％—50％，稀土金屬或稀土金屬氧化物1％—10％，水40％—80％，且以上各原料組分之和為100％。本發明還公開了制作上述磷酸鹽防氧化涂層的涂覆工藝，包括制備磷酸鹽混合液、預處理、涂刷、高溫處理的步驟。本發明較之硼硅酸鹽系列的防氧化涂層，具有不怕磕碰，防氧化性能優越，制備方法簡單，使用范圍廣，經濟效益顯著，安全環保的特點。

技術領域

本發明屬于碳/碳復合材料剎車盤高溫防氧化涂層技術領域，尤其涉及一種碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層、該防氧化涂層混合液的制備方法，以及制作上述磷酸鹽防氧化涂層的涂覆工藝。

背景技術

碳/碳復合材料在高溫環境下具有的高強度、高比模量、低熱膨脹系數，良好的尺寸穩定性得到了廣泛的應用。七十年代以來，國內外眾多飛機均已經裝備了集結構元件、摩擦元件和吸熱元件于一身的碳剎車盤。但作為重要剎車部件的碳剎車盤在450℃以上時，容易發生氧化而造成力學強度嚴重衰減，影響飛機的剎車安全，所以防氧化涂層自碳剎車盤誕生之日起就與碳/碳復合材料密不可分。實際使用中，碳剎車盤非摩擦面必須進行防氧化處理。目前，常用的方法是涂刷或噴涂防氧化涂層來解決碳剎車盤高溫氧化的問題。

如中國專利公開號CN1062961公開了一種用于飛機碳/碳復合材料剎車盤防氧化涂層，它由致密的具有自彌合功能的稀土硼硅酸鹽形成的物理阻擋層和化學阻擋層以及冶金擴散層組成。又如中國專利公開號CN1415669描述了一種用于飛機碳/碳剎車盤防氧化涂層及其涂覆工藝，它以硼酸、磷酸鹽及蒸餾水為預浸液，以碳化硅、硼與硼化物、硅粉等為涂料。又如中國專利公開號CN1544536描述了一種碳/碳復合材料防氧化涂層，它由硅、硼、磷酸鹽、氧化鋁組成。但上述防氧化涂層，含有硼或氧化硼或硼酸，在涂層中形成現硼硅酸鹽，在實際使用和外場試飛中發現硼硅酸鹽防氧化涂層由于使用了甲苯作為改性劑，毒性較大，原材料成本高，涂層厚度不易控制，存在后期處理難度大、外場維護難度大、成本高等缺點。

本發明旨在提供一種新型磷酸鹽防氧化涂層，以替代傳統硼硅酸鹽系列的防氧化涂層存在的缺陷。

發明內容

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層，其采用磷酸鹽防氧化涂層替代傳統硼硅酸鹽系列的防氧化涂層，從而解決現有涂層技術毒性較大，原材料成本高，涂層厚度不易控制，后期處理難度大，外場維護難度大等缺點，且制備方法簡單，使用范圍廣。

本發明的技術方案是：一種碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層，包含下列組分，單位為重量百分比：磷酸或磷的氧化物20％—60％，鋁、鈣類穩定劑25％—50％，稀土金屬或稀土金屬氧化物1％—10％，水40％—80％，且以上各原料組分之和為100％。

進一步的，所述磷酸或磷的氧化物為P₂O₃、P₂O₅、H₃PO₄的一種或多種。

進一步的，所述鋁、鈣類穩定劑為Al₂O₃、CaF、Al粉、磷酸二氫鋁、氫氧化鋁中的一種或多種。

進一步的，所述稀土金屬或稀土金屬氧化物為Ce、Pr、Nd、CeO₂中的一種或多種。

進一步的，所述水為蒸餾水、去離子水的一種或多種。

作為本發明的另一個主題，即上述制作上述碳/碳復合材料的磷酸鹽防氧化涂層的涂覆工藝，包括以下步驟：

S1、制備磷酸鹽混合液

①將鋁、鈣類穩定劑和稀土金屬或稀土金屬氧化物的粉料烘干、研磨、混合；②加入磷酸或磷的氧化物和水，并攪拌均勻，形成混合液；③對步驟②形成的混合液加熱至80℃—100℃，保持20—40分鐘，使之充分反應生成磷酸鹽混合液；