[發明專利]一種纖維表面抗水氧腐蝕涂層及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202211041214.4
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115385726B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 譚僖;李雙建;尹斌;張小鋒;毛杰;鄧春明;鄧暢光
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 饒周全

本發明涉及無機非金屬表面技術領域，公開了一種纖維表面抗水氧腐蝕涂層及其制備方法與應用，該制備方法包括：采用水熱法在纖維表面交替沉積SiOsubgt;2/subgt;和YbPOsubgt;4/subgt;，再通過高溫熱處理使已沉積的SiOsubgt;2/subgt;和YbPOsubgt;4/subgt;原位反應形成Ybsubgt;2/subgt;Sisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;涂層。通過本發明所述方法制備的Ybsubgt;2/subgt;Sisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;涂層在纖維表面沉積均勻、厚度可控，可在高溫水氧環境中對纖維形成有效防護。

技術領域

本發明涉及無機非金屬表面技術領域，具體而言，涉及一種纖維表面抗水氧腐蝕涂層及其制備方法與應用。

背景技術

以SiC纖維為代表的增強纖維已被設計應用于包括航空發動機熱端部件在內的陶瓷基復合材料中，目前SiC纖維通常采用氮化硼(BN)作為高溫抗氧化涂層，但BN氧化起始溫度點大約為800℃，且BN對水蒸氣尤其敏感，在高溫下微量的水蒸氣存在都會導致BN氧化物的快速揮發，因此，在高溫下(尤其是1000℃及以上)BN無法對SiC纖維起到良好的水氧腐蝕防護作用。

硅酸釔(Yb₂Si₂O₇)與SiC及其氧化物在高溫下的化學相容性較好、且在高溫水氧氛圍下具有較低的硅揮發性，替代BN作為SiC纖維的防護涂層，可大幅提高其抗水氧腐蝕能力。

Yb₂Si₂O₇的制備方法很多，包括溶膠凝膠法、固相反應法、熱壓燒結法、等離子噴涂法、電泳沉積法等。為保證界面層對SiC纖維的水氧腐蝕防護效果及傳遞載荷、偏轉裂紋等界面功能，需要將界面層的厚度控制在一定范圍以內、并盡可能均勻地覆蓋于纖維表面。然而，常規的溶膠-凝膠法等方法難以實現Yb₂Si₂O₇在SiC纖維表面的均勻、可控制備，制約了Yb₂Si₂O₇涂層在SiC纖維增強的陶瓷基復合材料中的應用。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供涉及纖維表面抗水氧腐蝕涂層的制備方法，主要是提高纖維的抗水氧腐蝕性能，同時解決Yb₂Si₂O₇涂層沉積不均，厚度不易控制的問題。

本發明是這樣實現的：

一種纖維表面抗水氧腐蝕涂層的制備方法，包括以下步驟：

S1：采用水熱法在纖維表面交替沉積SiO₂和YbPO₄，直至形成的(SiO₂/YbPO₄)_n多層涂層的涂層總厚度達到所需厚度；

S2：高溫熱處理將已沉積的SiO₂和YbPO₄原位反應形成Yb₂Si₂O₇涂層。

可選地，步驟S1所述纖維可為各類可在高溫下使用的、需要水汽或(/及)氧化腐蝕防護的纖維，包括但不限于玻璃纖維、碳(C)纖維、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)纖維，硅碳氮(SiCN)纖維，硅硼碳氮(SiBCN)纖維中的一種或多種，或為其他元素摻雜改性的上述纖維。優選地，纖維為SiC纖維、直徑為1～30μm，更優選地，SiC纖維直徑為5～10μm。