[發明專利]一種碳材料表面雙層SiC/TaC涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202211113929.6
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115557803A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 洪督;牛亞然;鐘鑫;黃利平;石旻昊;黃山松;鄭學斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種碳材料表面雙層SiC/TaC涂層，其特征在于，包括：依次形成在碳材料表面的SiC過渡層和TaC面層，且TaC面層為純相TaC。

2.根據權利要求1所述的碳材料表面雙層SiC/TaC涂層，其特征在于，所述SiC過渡層的厚度為10～150 μm，優選為20～120 μm；所述TaC面層的厚度為30～300 μm，優選為50～250μm。

3.根據權利要求1或2所述的碳材料表面雙層SiC/TaC涂層，其特征在于，所述碳材料選自石墨增強復合材料（C/C）、或碳纖維增強復合材料（C_f/SiC）。

4.根據權利要求3所述的碳材料表面雙層SiC/TaC涂層，其特征在于，所述碳材料經過表面預處理，所述表面預處理包括噴砂粗化和超聲清洗。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的碳材料表面雙層SiC/TaC涂層的制備方法，其特征在于，包括：

（1）采用等離子噴涂在碳材料表面制備Si涂層，然后在惰性氣氛保護下，采用真空碳管爐對制備有Si涂層的碳材料進行高溫熱處理，使得Si和石墨發生滲碳原位反應形成SiC過渡層；優選地，所述高溫熱處理溫度為1450～1800 ℃，保溫時間為1～4 小時；

（2）采用噴霧造粒和等離子球化相結合的方法制備TaC噴涂粉體，采用等離子噴涂在SiC過渡層表面制備TaC涂層；

（3）采真空碳管爐對雙層SiC/TaC涂層進行后處理，得到純相TaC面層；優選地，所述后處理的溫度為1000～2500 ℃，保溫時間為0.5～5 小時。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，惰性氣氛為氬氣。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，將TaC粉體、溶劑和粘結劑混合，得到漿料，將所得漿料噴霧造粒、燒結；然后進行感應等離子球化，過篩和清洗，得到TaC噴涂粉體；所述混合的方法為球磨混合，采用的溶劑為乙醇或水，采用的粘結劑為PVA。

8.根據權利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述噴霧造粒的工藝參數包括：進口溫度為180～240 ℃，出口溫度為80～140 ℃，進料速度為25～35轉/分鐘，轉子速度為15000～18000轉/分鐘。

9.根據權利要求5-8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述感應等離子球化工藝參數包括：等離子氣Ar：80～100 slpm；粉末載氣Ar：3～10 slpm；等離子氣體H2：5～15slpm；噴涂功率：60～100 kW；送粉速率：8～20 轉/分鐘；其中slpm是指標準升/分鐘。

10.根據權利要求5-9中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）或步驟（2）中，所述等離子噴涂工藝參數包括：等離子氣體Ar：35～48 slpm；粉末載氣Ar：2～7 slpm；等離子氣體H₂：5～15 slpm；噴涂距離：90～220 mm；噴涂功率：40～50 kW；送粉速率：8～20轉/分鐘。