一種成分漸變的抗氧化復(fù)合涂層制備工藝及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層與其在提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能中的應(yīng)用。該抗氧化復(fù)合涂層是涂覆在C/SiC復(fù)合基體材料表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層從內(nèi)到外包括三個(gè)功能涂層：SiC過渡層、氧阻擋層和表面封閉層。本發(fā)明的復(fù)合涂層能實(shí)現(xiàn)C/SiC復(fù)合材料的低溫和高溫抗氧化，試驗(yàn)結(jié)果證明：1.該復(fù)合涂層在2000℃的氧乙炔焰下沖刷5分鐘，材料強(qiáng)度保持率>85％，失重率為1.04％；2.300s風(fēng)洞試驗(yàn)后，材料表面平滑，無(wú)基體外露。此外，該抗氧化復(fù)合涂層的制備方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)設(shè)備要求不高，適于工業(yè)化推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】-種成分漸變的抗氧化復(fù)合涂層制備工藝及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域中的抗氧化復(fù)合涂層，特別是涉及一種C/SiC復(fù)合材料用抗 氧化復(fù)合涂層與其在提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，需要采用C/SiC復(fù)合材料制備的構(gòu)件種類越來(lái)越 多，目前，C/SiC復(fù)合材料已在多種軍、民用型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的中等載荷靜止件上驗(yàn)證成功，高溫 長(zhǎng)壽命C/SiC復(fù)合材料正在向?qū)嵱没较虬l(fā)展，如應(yīng)用于整體燃燒室、整體導(dǎo)向器、整體潤(rùn) 輪及尾噴管等，該些構(gòu)件的工作條件各不相同，因此對(duì)C/SiC復(fù)合材料的性能，尤其是抗氧 化性能提出了不同的要求。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)C/SiC復(fù)合材料在空氣介質(zhì)中的氧化與防氧化 研究較多，但在燃?xì)饨橘|(zhì)中的研究較少，作為發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件候選材料，C/SiC復(fù)合材料在 燃?xì)猸h(huán)境中的持久性研究正日益受到重視。
[0003] 專利申請(qǐng)"200810231998"介紹了目前提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性有兩種途徑： 基體改性和涂層技術(shù)?；w改性只能提供其在較低的溫度下具有氧化保護(hù)能力，而抗氧化 涂層技術(shù)則可W提供更高溫度下的抗氧化能力，因而發(fā)展較快，該方法的基本原理是利用 涂層阻擋氧氣與基體的接觸和氧氣向基體中擴(kuò)散而達(dá)到高溫抗氧化的目的。制備抗氧化涂 層的方法有包埋法、涂刷法、等離子噴涂法等，但是包埋法制備溫度比較高，在制備過程對(duì) 試樣造成的損傷比較嚴(yán)重，制備試樣尺寸受到限制，而且在冷卻過程中容易有微裂紋產(chǎn)生， C/SiC復(fù)合材料中C纖維與SiC基體之間存在嚴(yán)重的熱失配，由制備溫度冷卻到室溫時(shí)，熱 失配使得材料內(nèi)部產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力，導(dǎo)致基體開裂，并形成垂直于纖維軸向的微裂紋，在該 種情況下，C纖維就不能充分發(fā)揮出對(duì)復(fù)合材料的增強(qiáng)作用，同時(shí)，SiC基體為脆性材料，對(duì) 裂紋的敏感性很強(qiáng)，加載時(shí)裂紋在SiC基體中迅速擴(kuò)展，在此過程中除了裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生新 的表面需要吸收表面能之外，幾乎沒有其它的能量吸收機(jī)制，該是造成C/SiC復(fù)合材料初 性較低的一個(gè)重要原因；等離子噴涂法工藝過程比較復(fù)雜、設(shè)備復(fù)雜，實(shí)施起來(lái)比較困難； HfC/SiC復(fù)合梯度涂層，可W實(shí)現(xiàn)600-193(TC全溫度范圍內(nèi)的抗氧化，但該種涂層原料昂 貴、對(duì)設(shè)備要求也較高，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例尚未見報(bào)道。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?200810231998"的中國(guó)專利申請(qǐng)"一種碳復(fù)合材料碳化娃磯酸鉛氧化 復(fù)合涂層的制備方法"記載了一種采用SiC與磯酸鉛結(jié)合制備的復(fù)合涂層，該涂層包含碳 化娃內(nèi)涂層及磯酸鉛外涂層，其中碳化娃內(nèi)涂層是采用200目的Si粉、石墨粉及氧化鎮(zhèn)粉 按一定的比例配制成包埋粉，然后將復(fù)合材料放入包埋粉中升溫至200(TC保溫2小時(shí)，該 樣在復(fù)合材料的表面制備出碳化娃內(nèi)涂層；隨后再將復(fù)合材料置于含磯酸鉛及楓的異丙醇 息浮液中，采用水熱電泳沉積法制備磯酸鉛涂層，該樣制備的碳化娃/磯酸鉛抗氧化復(fù)合 涂層具有良好的抗氧化性能，但存在W下不足之處：一是采用包埋的方法制備SiC涂層需 要2000°C的高溫，溫度過高；二是通過水熱電泳的方法制備磯酸鉛涂層只經(jīng)過50-100°C的 干燥沒有經(jīng)過燒結(jié)，涂層容易吸潮。申請(qǐng)?zhí)?200710035566"的中國(guó)專利申請(qǐng)"一種C/SiC 復(fù)合材料表面抗氧化涂層及制備方法"記載了一種采用在復(fù)合材料基體表面反復(fù)制備SiC 及MO-Si涂層W提高復(fù)合材料抗氧化性能的方法，該涂層首先在復(fù)合材料的表面采用化學(xué) 氣相沉積的方式制備SiC層，然后再在SiC表面涂刷Si-Mo的娃溶膠，高溫?zé)Y(jié)制備Si-Mo 涂層，其中SiC層采用一甲基H氯娃焼（MT巧為原料，恒溫水浴加熱，采用Ar為稀釋氣體， &為載氣，通過鼓泡的方式將MTS帶入爐體內(nèi)在1050-115(TC下反應(yīng)生成SiC層；MO-Si 層是采用Si粉、MO粉和化學(xué)純娃溶膠制備的，將一定比例的料漿均勻的涂刷在SiC層表 面，45-55C烘干，在Ar保護(hù)下于1430-153(TC燒結(jié)制備Si-Mo涂層；然后再反復(fù)重復(fù)上述 過程，制備多層復(fù)合的SiC層及Si-Mo層。采用該種制備工藝，雖然可W實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料在 140(TC的長(zhǎng)時(shí)間抗氧化作用，但是復(fù)合材料本體要在1430-153(TC的高溫下反復(fù)燒結(jié)，容易 造成C纖維的破壞，而且多次燒結(jié)會(huì)增加制備成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層原料昂貴、制備工藝中對(duì)設(shè)備要求 高、燒結(jié)溫度過高(需要160(TCW上的溫度)、易產(chǎn)生微裂紋的問題，本發(fā)明提供了一種原料 來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉、制備工藝中對(duì)設(shè)備要求低、燒結(jié)溫度低不易產(chǎn)生微裂紋、防氧化性能 好，使用溫度范圍較寬（300-200(TC )的抗氧化復(fù)合涂層。
[0006] 本發(fā)明所提供的C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層，是涂覆在C/SiC復(fù)合基體材 料表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層從內(nèi)到外包括H個(gè)功能涂層；SiC - MoSi,過渡層、氧阻 擋層和表面封閉層。
[0007] 所述SiC過渡層的制備方法為：將C、Si、Mo和SiC粉末與粘結(jié)劑配制成水基料漿， 其中Si與C的摩爾比為1. 3-2 ;1(優(yōu)選為1. 3 ;1或2 ;l)，SiC與C的摩爾比為1-4:1-3(優(yōu) 選2 ;3、1 ;1或4 ;1)，M0與Si的摩爾比為1 ;1 - 3,粘結(jié)劑用量為C重量的20% -30W%， 水基料漿中的固相含量為30-40W% (W/W)，其余為水；然后將料漿均勻涂刷在C/SiC復(fù)合 基體材料表面，涂層厚度小于2mm，置于烘箱中40-6(TC (優(yōu)選為5(TC )干燥1-3小時(shí)(優(yōu)選 為2小時(shí))，表面打磨平整，再在1400-150(TC (優(yōu)選為142(TC)下真空燒結(jié)1-3小時(shí)(優(yōu)選 為2小時(shí))，在C/SiC復(fù)合基體材料表面形成SiC - MoSis過渡層。
[000引所用C的粒徑為35-40 y m，優(yōu)選為38 y m間和Mo的粒徑為150-250 y m，優(yōu)選為 200ym ;SiC的粒徑為l-38ym，優(yōu)選為lym、l. Sum或38ym ;所用粘結(jié)劑為聚己帰化咯焼 麗（PVP)、酷酵樹脂或聚己帰醇等，優(yōu)選為聚己帰化咯焼麗（PVP)。
[0009] 所述氧阻擋層的制備方法為；在上述SiC - MoSis過渡層表面，用C、Si化學(xué)計(jì)量 比為1的C&SiCls (簡(jiǎn)稱MTS)為原料氣體，氨氣（&)為載氣，順序調(diào)節(jié)&與MTS的流量比 例在1-12:1范圍內(nèi)遞增(優(yōu)選為6 ;1、8 ;1、10 ;1或12 ;1)，依次在llOOC -125(TC中的某 一固定溫度(優(yōu)選為115(TC)、氣壓5k化下每一流量比例下沉積5小時(shí)，共沉積20-50小時(shí) (優(yōu)選為20小時(shí))，在過渡層表面形成氧阻擋層。
[0010] 改變MTS與&的流量比例，實(shí)現(xiàn)涂層中Si和C的含量隨涂層厚度不同變化：流量 順序比例為6 ;1及8 ;1時(shí)，可使靠近過渡層一側(cè)富C，即涂層是由SiC及C組成的；增加& 與MTS的比例為10 ;1，另一側(cè)涂層由單一 SiC組成；增加繼續(xù)&與MTS的比例為12 ;1，涂 層由SiC及Si組成，即涂層出現(xiàn)富Si。
[0011] 所述表面封閉層的制備方法為；將超細(xì)Si〇2、B4C及MOSis按重量份數(shù)比1 ;4 ;5混 合，W l-3w% (優(yōu)選為2w%，在料漿中的重量比)的添加比例添加在質(zhì)量濃度為20-40% (優(yōu) 選為30% )的磯酸鉛（A1P04)溶液中獲得料漿，然后將料漿涂刷在氧阻擋層上，反復(fù)涂刷2-3 遍，涂層厚度小于1mm，置于烘箱中130-14(TC (優(yōu)選為135°C)固化后，在200-40(TC (優(yōu)選 為30(TC)下燒結(jié)2-3小時(shí)(優(yōu)選為2小時(shí))，在氧阻擋層表面形成表面封閉層。
[001引所述超細(xì)Si化的粒徑為一次顆粒7-107皿，優(yōu)選為7皿;8典的粒徑為1. 5 iim， MoSi2的粒徑為150-250目，優(yōu)選為200目。
[0013] W上所述的抗氧化復(fù)合涂層在提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能中的應(yīng)用也屬于 本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明另一目的是提供一種提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能的方法。該方法是在 C/SiC復(fù)合基體材料表面從內(nèi)到外依次涂覆所述的SiC - MoSis過渡層、氧阻擋層和表面封 閉層。
[0015] 所述C/SiC復(fù)合材料具體為浸潰裂解法制備的C/SiC復(fù)合材料、化學(xué)氣相法制備 的C/SiC復(fù)合材料、反應(yīng)融滲法制備的C/SiC復(fù)合材料或泥漿浸潰熱壓法制備的C/SiC復(fù) 合材料。
[0016] 采用W上設(shè)計(jì)，本發(fā)明提供了 C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層及其制備方法， 該種涂層適用于C/SiC復(fù)合材料基體，涂層通過H個(gè)功能涂層即過渡層、氧阻擋層和表面 封閉層各層的功能疊加來(lái)達(dá)到整個(gè)涂層的抗氧化、隔離效果。本發(fā)明的抗氧化復(fù)合涂層具 有W下特點(diǎn)：
[0017] 1)采用反應(yīng)燒結(jié)法制備SiC - MOSis過渡層，工藝操作簡(jiǎn)單，涂層成分及厚度可控 制。
[0018] 2) W C&SiCls (MTS)為原料氣體，&為載氣制備氧阻擋層，可W通過調(diào)節(jié)MTS與 的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)涂層成分的變化，使得涂層在靠近過渡層一側(cè)富C，在另一側(cè)富Si,該樣可 改善復(fù)合材料本體和氧阻擋層過渡處的熱不匹配性，同時(shí)致密，使得氧阻擋層和過渡層具 有良好的熱膨脹系數(shù)匹配性及結(jié)合強(qiáng)度，可W封堵大裂紋。
[0019] 3)采用磯酸鉛作為表面封閉層主要成分，室溫下磯酸鉛具有良好的流動(dòng)性，可W 將超細(xì)Si〇2 (-次顆粒7皿)、8典（1.5ym)、MoSi2 (200目74ym)彌散在其中，形成料漿， 低溫（30(TC )燒結(jié)后固化，形成封閉層，來(lái)堵塞氧阻擋層上由于溫度變化而產(chǎn)生的微裂紋， 通過難烙測(cè)化物的加入來(lái)改善涂層的低溫防護(hù)性能，通過Mo化物的加入來(lái)改變涂層的高 溫抗氧化性能，同時(shí)選用磯酸鉛（aip〇4)作高溫粘結(jié)劑，粘結(jié)劑在高溫下與氧反應(yīng)形成玻璃 相形成封閉層，該封閉層具有流動(dòng)性，且不破壞基材中的C纖維，能夠封堵住由于熱不匹配 產(chǎn)生的微裂紋，阻止氧擴(kuò)散進(jìn)入基體內(nèi)部。
[0020] 綜上所述，本發(fā)明的復(fù)合涂層能實(shí)現(xiàn)C/SiC復(fù)合材料的低溫和高溫抗氧化，使用 溫度范圍較寬（300-20000,試驗(yàn)結(jié)果證明；30(TC左右在氧氣氛爐中表面封閉層磯酸 鉛燒結(jié)，復(fù)合涂層表面無(wú)氧化；60(TC氧氣氛爐中2小時(shí)，涂層表面無(wú)裂紋產(chǎn)生，失重率為 0. 02% ;在200(TC的氧己快焰下沖刷5分鐘，失重率為1. 04% ;300s高溫風(fēng)洞試驗(yàn)后，材料 表面平滑，無(wú)基體外露。此外，該抗氧化復(fù)合涂層的制備方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)設(shè)備要求不高，適 于工業(yè)化推廣應(yīng)用。
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為抗氧化復(fù)合涂層的制備工藝流程圖
[0023] 圖2為抗氧化復(fù)合涂層氧己快焰燒蝕前后（A.燒蝕前；B.燒蝕后）的樣品照片 (1870〇C，6min)
[0024] 圖3A為抗氧化復(fù)合涂層氧化前的表面形貌及涂層成份 [00巧]圖3B為抗氧化復(fù)合涂層氧化后的表面形貌及涂層成份
[0026] 圖4為實(shí)施例2試樣抗氧化復(fù)合涂層風(fēng)洞試驗(yàn)前后試樣的表面形貌，A為試驗(yàn)前， B為試驗(yàn)后
[0027] 圖5為表面涂覆有抗氧化復(fù)合涂層與未涂覆抗氧化涂層的試樣的風(fēng)洞試驗(yàn)后的 表面形貌，A為空白對(duì)照試樣，B為實(shí)施例4試樣，C為對(duì)照2試樣(直接涂敷CVDSiC膜層)。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 為解決現(xiàn)有C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層原料昂貴、制備工藝中對(duì)設(shè)備要求 高、燒結(jié)溫度過高(需要160(TCW上的溫度)、易產(chǎn)生微裂紋的問題，本發(fā)明提供了一種原料 來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉、制備工藝中對(duì)設(shè)備要求低、燒結(jié)溫度低(僅需142(TC)、不易產(chǎn)生微裂 紋、防氧化性能好，使用溫度范圍較寬（300-200(TC )的抗氧化復(fù)合涂層。
[0029] 本發(fā)明所提供的C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層，是涂覆在C/SiC復(fù)合基體材 料表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層從內(nèi)到外包括H個(gè)功能涂層；SiC - MoSi,過渡層、氧阻 擋層和表面封閉層。
[0030] 所述過渡層是通過反應(yīng)燒結(jié)法制備的與C/SiC復(fù)合基體材料(基材)物理化學(xué)性能 接近的涂層，該涂層能改善基材與氧阻擋層之間的熱不匹配性，有效防止裂紋產(chǎn)生，還能滲 入基材，與基材進(jìn)行"咬和"，形成良好過渡，有利于CVD氧阻擋層和表面封閉層與基材良好 表口口。
[0031] 過渡層的制備：將C、Si、M0和SiC粉末與粘結(jié)劑配制成水基料漿，其中Si與C的 摩爾比為1.3-2;1(優(yōu)選為1.3;1或2;1)，510與0的摩爾比為1-4:1-3(優(yōu)選2;3、1;1或 4 ;1)，M0與Si的摩爾比為1 ;1 -3,粘結(jié)劑巧體物質(zhì)見下耐用量為C重量的20%-30W%， 水基料漿中的固相含量為30-40W% (W/W)，其余為水；然后將料漿均勻涂刷在C/SiC復(fù)合 基體材料表面，涂層厚度小于2mm，置于烘箱中40-6(TC (優(yōu)選為5(TC)干燥1-3小時(shí)(優(yōu)選 為2小時(shí))，表面打磨平整，再在1400-150(TC (優(yōu)選為142(TC)下真空燒結(jié)1-3小時(shí)(優(yōu)選 為2小時(shí))，在C/SiC復(fù)合基體材料表面形成SiC - MOSis過渡層。
[003引在上述過渡層的制備中，所用C的粒徑為35-40 y m，優(yōu)選為38 y m間和M0的粒 徑為 150-250ym，優(yōu)選為 200ym;SiC 的粒徑為 l-38ym，優(yōu)選為 lym、1.5ym 或 38ym。 所用粘結(jié)劑具體為聚己帰化咯焼麗（PVP)、酷酵樹脂或聚己帰醇等，優(yōu)選為聚己帰化咯焼麗 (PVP)，其所起作用為粘結(jié)及分散碳黑。
[0033] 所述氧阻擋層是通過CVD工藝在過渡層上制備一層致密度較高、缺陷較少的SiC 層，來(lái)減少氧氣通道，調(diào)節(jié)該層原料氣體CHsSiCls (MTS)和載氣&的成分使得生成的涂層 中C和Si的含量隨涂層厚度而變化，在靠近過渡層一側(cè)富C，在另一側(cè)富Si,可改善C/SiC 復(fù)合材料本體和氧阻擋層過渡處的熱不匹配性，同時(shí)致密，使得氧阻擋層和過渡層具有良 好的熱膨脹系數(shù)匹配性及結(jié)合強(qiáng)度，可W封堵大裂紋。
[0034] 氧阻擋層的制備；在上述過渡層表面，用C、Si化學(xué)計(jì)量比為1的C&SiCls (簡(jiǎn)稱 MTS)為原料氣體，氨氣（&)為載氣，順序調(diào)節(jié)&與MTS的流量比例在1-12:1范圍內(nèi)遞增(優(yōu) 選為6 :1、8 ;1、10 ;1或12 ;1)，依次在llOOC -125(TC中的某一固定溫度(優(yōu)選為115(TC)、 氣壓5kPa下每一流量比例下沉積5小時(shí)，共沉積20-50小時(shí)(優(yōu)選為20小時(shí))，在過渡層表 面形成氧阻擋層。
[003引改變MTS與&的流量比例，可實(shí)現(xiàn)涂層中Si和C的含量隨涂層厚度不同變化，例 女口，流量順序比例為6 ;1及8 ;1時(shí)，可使靠近過渡層一側(cè)富C，即涂層是由SiC及C組成的， 而在另一側(cè)當(dāng)增加&與MTS的比例為10 ;1時(shí)涂層則是由單一 SiC組成，當(dāng)繼續(xù)增大至& 與MTS的比例為12 ;1時(shí)，涂層則是由SiC及Si組成，即涂層出現(xiàn)富Si。
[0036] 所述表面封閉層是在氧阻擋層表面制備一層由高溫粘結(jié)劑結(jié)合超細(xì)Si〇2、B4C (測(cè) 化物）和MoSi2 (鋼化物）粉體的封閉層，來(lái)堵塞氧阻擋層上由于溫度變化而產(chǎn)生的微裂紋， 通過難烙測(cè)化物的加入來(lái)改善涂層的低溫防護(hù)性能，通過Mo化物的加入來(lái)改變涂層的高 溫抗氧化性能，同時(shí)選用磯酸鉛（aip〇4)作高溫粘結(jié)劑，粘結(jié)劑在高溫下與氧反應(yīng)形成玻璃 相形成封閉層，該封閉層具有流動(dòng)性，能夠封堵住由于熱不匹配產(chǎn)生的微裂紋，阻止氧擴(kuò)散 進(jìn)入基體內(nèi)部。
[0037] 表面封閉層的制備；將超細(xì)Si化、8典及MOSis按重量份數(shù)比1 ;4 ;5混合，W 1-3W% (優(yōu)選為2w%，在料漿中的重量比）的添加比例添加在質(zhì)量濃度為20-40% (優(yōu)選為30%) 的磯酸鉛（A1P04)溶液中獲得料漿，然后將料漿涂刷在氧阻擋層上，反復(fù)涂刷2-3遍，涂層厚 度小于1mm，置于烘箱中130-14(TC (優(yōu)選為135°C)固化后，在200-40(TC (優(yōu)選為30(TC) 下燒結(jié)2-3小時(shí)(優(yōu)選為2小時(shí))，在氧阻擋層表面形成表面封閉層。
[003引在上述表面封閉層的制備中，超細(xì)Si化的粒徑為一次顆粒7-107nm，優(yōu)選為7nm ; B4C的粒徑為1. 5 y m，MoSia的粒徑為150-250目，優(yōu)選為200目。
[0039] 本發(fā)明提供的提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能的方法，是在C/SiC復(fù)合基體材料 表面從內(nèi)到外依次涂覆上述過渡層、氧阻擋層和表面封閉層，所述C/SiC復(fù)合材料基體可 為浸潰裂解法制備的C/SiC復(fù)合材料、化學(xué)氣相法制備的C/SiC復(fù)合材料、反應(yīng)融滲法制備 的C/SiC復(fù)合材料或泥漿浸潰熱壓法制備的C/SiC復(fù)合材料。
[0040] 實(shí)施例是在W本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體 的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0041] 下述實(shí)施例中所用方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。實(shí)施例中用到的C/SiC復(fù)合 基體材料參照文獻(xiàn)(王道齡，材料研究學(xué)報(bào)，2007,21 (2);135 - 139)制備得到，也可商購(gòu)。 其它材料和試劑均為商購(gòu)。
[0042] 實(shí)施例1-4、C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層的制備
[0043] 抗氧化復(fù)合涂層，是涂覆在C/SiC復(fù)合基體材料表面的復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層從 內(nèi)到外包括H個(gè)功能涂層，即過渡層、氧阻擋層和表面封閉層，參見圖1所示。制備工藝包 括W下步驟：
[0044] 1)在C/SiC復(fù)合基體材料表面涂覆過渡層；按表1所示配比，將C (粒徑為38nm， 35-40ym均可)、Si (粒徑為180目，150-250目均可)和SiC(粒徑為lym，l. Sum或38ym， 1-38 ym均可）與粘結(jié)劑聚己帰化咯焼麗（PVP，用量為C重量的20% -30%)配制成水基 料漿，水基料漿中的固相含量為30-40wt %，其余為水，然后用海綿廳取料漿均勻涂刷在C/ SiC復(fù)合基體材料表面，待干燥后再反復(fù)涂刷5-7次，總涂層厚度小于2mm，置于烘箱中5(TC (40-6(TC均可）干燥2小時(shí)（1-3小時(shí)均可)，表面打磨平整，再在142(TC (1400-150(TC均 可）下真空燒結(jié)2小時(shí)（1-3小時(shí)均可)，在C/SiC復(fù)合基體材料表面形成過渡層。
[0045] 表1實(shí)施例1-4抗氧化復(fù)合涂層C/SiC過渡層配方
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種C/SiC復(fù)合材料用抗氧化復(fù)合涂層，是涂覆在C/SiC復(fù)合基體材料表面的復(fù)合涂 層，所述復(fù)合涂層從內(nèi)到外包括三個(gè)功能涂層：Sic - M〇Si2過渡層、氧阻擋層和表面封閉層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：所述SiC過渡層的制備方法 為：將C、Si、Mo和SiC粉末與粘結(jié)劑配制成水基料漿，其中Si與C的摩爾比為1. 3-2 :1(優(yōu) 選為1. 3 :1或2 :1)，SiC與C的摩爾比為1-4:1-3 (優(yōu)選2 :3、1 :1或4 :1)，M0與Si的摩 爾比為1 :1 一 3,粘結(jié)劑用量為C重量的20% -30W%，水基料漿中的固相含量為30-40W% (W/W)，其余為水；然后將料漿均勻涂刷在C/SiC復(fù)合基體材料表面，涂層厚度小于2mm， 置于烘箱中40-60°C (優(yōu)選為50°C)干燥1-3小時(shí)(優(yōu)選為2小時(shí))，表面打磨平整，再在 1400-1500°C (優(yōu)選為1420°C )下真空燒結(jié)1-3小時(shí)(優(yōu)選為2小時(shí))，在C/SiC復(fù)合基體材 料表面形成SiC - M〇Si2過渡層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：所用C的粒徑為35-40ym，優(yōu) 選為38iim ;Si和Mo的粒徑為150-250iim，優(yōu)選為200iim ;SiC的粒徑為1-38iim，優(yōu)選為 1iim、l. 5iim或38iim ;所用粘結(jié)劑為聚乙烯批咯燒酮（PVP)、酚醒樹脂或聚乙烯醇等，優(yōu)選 為聚乙烯吡咯烷酮（PVP)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：所述氧阻擋層的制備 方法為：在上述SiC - MoSi2過渡層表面，用C、Si化學(xué)計(jì)量比為1的CH3SiCl3 (簡(jiǎn)稱MTS) 為原料氣體，氫氣（H2)為載氣，順序調(diào)節(jié)H2與MTS的流量比例在1-12:1范圍內(nèi)遞增(優(yōu)選 為6 :1、8 :1、10 :1或12 :1)，依次在1100°C -1250°C中的某一固定溫度(優(yōu)選為1150°C)、氣 壓5kPa下每一流量比例下沉積5小時(shí)，共沉積20-50小時(shí)(優(yōu)選為20小時(shí))，在過渡層表面 形成氧阻擋層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：改變MTS與H2的流量比例，實(shí) 現(xiàn)涂層中Si和C的含量隨涂層厚度不同變化：流量順序比例為6 :1及8 :1時(shí)，可使靠近過 渡層一側(cè)富C，即涂層是由SiC及C組成的；增加仏與奶^的比例為10 :1，另一側(cè)涂層由單 一 SiC組成；增加繼續(xù)仏與奶^的比例為12 :1，涂層由SiC及Si組成，即涂層出現(xiàn)富Si。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：所述表面封閉層的 制備方法為：將超細(xì)Si02、B 4C及M0Si2按重量份數(shù)比1 :4 :5混合，以l-3w% (優(yōu)選為2w%， 在料漿中的重量比)的添加比例添加在質(zhì)量濃度為20-40 % (優(yōu)選為30% )的磷酸鋁（A1P04) 溶液中獲得料漿，然后將料漿涂刷在氧阻擋層上，反復(fù)涂刷2-3遍，涂層厚度小于1_，置于 烘箱中130-140°C (優(yōu)選為135°C)固化后，在200-400°C (優(yōu)選為300°C)下燒結(jié)2-3小時(shí) (優(yōu)選為2小時(shí))，在氧阻擋層表面形成表面封閉層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于：所述超細(xì)Si02的粒徑為一次 顆粒7-107nm，優(yōu)選為7nm;B4C的粒徑為1. 5iim，MoSi2的粒徑為150-250目，優(yōu)選為200目。
8. 權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的抗氧化復(fù)合涂層在提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能中的 應(yīng)用。
9. 一種提高C/SiC復(fù)合材料抗氧化性能的方法，是在C/SiC復(fù)合基體材料表面從內(nèi)到 外依次涂覆權(quán)利要求1至7任一中所述的SiC - M〇Si2過渡層、氧阻擋層和表面封閉層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述C/SiC復(fù)合材料具體為浸漬裂解法 制備的C/SiC復(fù)合材料、化學(xué)氣相法制備的C/SiC復(fù)合材料、反應(yīng)融滲法制備的C/SiC復(fù)合 材料或泥漿浸漬熱壓法制備的C/SiC復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C04B41/89GK104513068SQ201310464311
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】霍艷麗, 唐婕, 陳玉峰, 劉海林, 王春朋, 梁海龍, 胡傳奇 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院