專利名稱：炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層。
背景技術(shù)：
由于C/C復(fù)合材料在溫度高于370℃的有氧氣氛時(shí)就開(kāi)始發(fā)生氧化反應(yīng)，使材料的物理性能及機(jī)械性能急劇劣化，當(dāng)氧化失重達(dá)到10％時(shí)，將嚴(yán)重影響材料的性能。對(duì)飛機(jī)炭剎車盤(pán)來(lái)說(shuō)，就會(huì)影響剎車效率，甚至導(dǎo)致剎車失效，因而，對(duì)炭剎車盤(pán)進(jìn)行有效的抗氧化處理，保證飛機(jī)剎車安全，是飛機(jī)炭剎車盤(pán)制造過(guò)程中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
中國(guó)專利審定公告號(hào)CN1062961中描述了一種用于飛機(jī)C/C復(fù)合材料剎車盤(pán)防氧化涂層，它由致密的具有自彌合功能的物理阻擋層(由稀土硼硅酸鹽形成)和化學(xué)阻擋層以及冶金擴(kuò)散層組成，稀土硼硅酸鹽在防氧化涂層中不小于85％。中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1415669公開(kāi)了一種用于飛機(jī)碳/碳剎車盤(pán)防氧化涂層及其涂覆工藝，采用預(yù)浸液(硼酸、磷酸鹽及蒸餾水)和涂料(碳化硅、硼與硼化物、硅粉等)，經(jīng)對(duì)碳盤(pán)浸涂、熱處理等工序，使碳盤(pán)除摩擦面外的各部位均附著預(yù)浸液和涂料，其厚度最終形成為0.05～0.1mm。雖然這兩項(xiàng)專利申請(qǐng)均不同程度的提高了C/C復(fù)合材料剎車盤(pán)的抗氧化能力以及抗?jié)衲芰Γ涔に嚤容^復(fù)雜，在高溫時(shí)抗氧化能力還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、在高溫時(shí)抗氧化能力高的炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，其特點(diǎn)在于包括下列組份(重量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸鹽60％～70％，氧化鋁5％～10％。
將以上四種物質(zhì)混合并攪拌均勻，在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂后，在800℃～900℃下熱處理2～3小時(shí)(氮?dú)夥?，刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合聦?shí)施的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)如下(1)采用Si等耐氧化組分，使炭/炭材料的外表面形成了致密的保護(hù)層，可以有效阻止氧分子的擴(kuò)散滲透。
(2)具有與C/C復(fù)合材料本體相近的熱膨脹系數(shù)；涂層中的B組分在氧化氣氛下生成三氧化二硼B(yǎng)2O3，B2O3在高溫下形成熔融流動(dòng)態(tài)，愈合了涂層本身的微孔及在高溫下由于涂層與炭基體間熱脹系數(shù)的差異所產(chǎn)生的微裂紋，使涂層具有自愈合抗氧化的能力，有效地阻止了氧分子的侵蝕。本發(fā)明中炭/炭復(fù)合材料抗氧化涂層在500℃～700℃范圍內(nèi)，具有良好的抗氧化性。
(3)本發(fā)明具有良好的抗熱沖擊性能，在經(jīng)過(guò)高溫沖擊后，能保留良好的抗氧化能力。
(4)工藝簡(jiǎn)單，適用于飛機(jī)炭剎車盤(pán)的抗氧化涂層。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，將硅10％，硼15％，磷酸鹽70％，氧化鋁5％(重量百分比)混合并攪拌均勻，在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂后，再在900℃下熱處理2小時(shí)(氮?dú)夥?，刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合聦?shí)施的。
實(shí)施例2，將硅15％，硼10％，磷酸鹽65％，氧化鋁10％(重量百分比)混合并攪拌均勻，在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂后，再在800℃下熱處理3小時(shí)(氮?dú)夥?，刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合聦?shí)施的。
實(shí)施例3，將硅15％，硼15％，磷酸鹽60％，氧化鋁10％(重量百分比)混合并攪拌均勻，在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂后，再在850℃下熱處理2.5小時(shí)(氮?dú)夥?，刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合聦?shí)施的。
本發(fā)明中試樣的炭材料選用Boeing-757炭剎車盤(pán)材料，機(jī)加成10mm×10mm×10mm的小樣，表面刷涂涂層，經(jīng)高溫?zé)崽幚砗笾频?。?00℃，經(jīng)過(guò)100h氧化試驗(yàn)后，失重率僅為1.25％，700℃經(jīng)過(guò)20h氧化試驗(yàn)后失重率僅為6.01％。900℃經(jīng)過(guò)5h氧化試驗(yàn)后失重率僅為6.17％。
將試樣升溫至500℃，然后迅速冷卻至室溫，進(jìn)行50次循環(huán)；升溫至700℃，進(jìn)行5次循環(huán)；升溫至1100℃，進(jìn)行3次循環(huán)后，測(cè)試試樣的氧化失重率，試樣在經(jīng)過(guò)多次熱沖擊后，氧化失重僅為2.65％。
權(quán)利要求
1.一種炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，其特征在于包含下列組份(重量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸鹽60％～70％。，氧化鋁5％～10％，將上述組份混合攪拌均勻在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂，再用高溫?zé)崽幚砗蠹纯芍频锰?炭復(fù)合材料防氧化涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，其特征在于所述的刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合逻M(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，其特征在于所述熱處理溫度為800℃～900℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，其特征在于所述熱處理時(shí)間為2～3小時(shí)。
全文摘要
一種炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，包括下列組份(質(zhì)量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸鹽60％～70％，氧化鋁5％～10％，將以上四種物質(zhì)混合并攪拌均勻，在炭/炭復(fù)合材料表面刷涂后，在800℃～900℃下熱處理2～3小時(shí)(氮?dú)夥?即可制得炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，刷涂和高溫?zé)崽幚砉に囀窃诖髿鈮合聦?shí)施的。本發(fā)明采用Si等耐氧化組分，使炭/炭材料的外表面形成了致密的保護(hù)層，可以有效阻止氧分子的擴(kuò)散滲透；涂層中的B組分在氧化氣氛下生成三氧化二硼B(yǎng)
文檔編號(hào)C09C1/44GK1544536SQ200310115119
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者肖志超, 孟凡才, 張健 申請(qǐng)人:西安航天復(fù)合材料研究所