专利名称：炭/炭复合材料防氧化涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种炭/炭复合材料防氧化涂层。
背景技术：
由于C/C复合材料在温度高于370℃的有氧气氛时就开始发生氧化反应，使材料的物理性能及机械性能急剧劣化，当氧化失重达到10％时，将严重影响材料的性能。对飞机炭刹车盘来说，就会影响刹车效率，甚至导致刹车失效，因而，对炭刹车盘进行有效的抗氧化处理，保证飞机刹车安全，是飞机炭刹车盘制造过程中一项关键技术。
中国专利审定公告号CN1062961中描述了一种用于飞机C/C复合材料刹车盘防氧化涂层，它由致密的具有自弥合功能的物理阻挡层(由稀土硼硅酸盐形成)和化学阻挡层以及冶金扩散层组成，稀土硼硅酸盐在防氧化涂层中不小于85％。中国专利申请公开号CN1415669公开了一种用于飞机碳/碳刹车盘防氧化涂层及其涂覆工艺，采用预浸液(硼酸、磷酸盐及蒸馏水)和涂料(碳化硅、硼与硼化物、硅粉等)，经对碳盘浸涂、热处理等工序，使碳盘除摩擦面外的各部位均附着预浸液和涂料，其厚度最终形成为0.05～0.1mm。虽然这两项专利申请均不同程度的提高了C/C复合材料刹车盘的抗氧化能力以及抗湿能力，但其工艺比较复杂，在高温时抗氧化能力还有待提高。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、在高温时抗氧化能力高的炭/炭复合材料防氧化涂层。
本发明的技术解决方案如下一种炭/炭复合材料防氧化涂层，其特点在于包括下列组份(重量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸盐60％～70％，氧化铝5％～10％。
将以上四种物质混合并搅拌均匀，在炭/炭复合材料表面刷涂后，在800℃～900℃下热处理2～3小时(氮气氛)，刷涂和高温热处理工艺是在大气压下实施的。
本发明与现有技术相比具有的优点如下(1)采用Si等耐氧化组分，使炭/炭材料的外表面形成了致密的保护层，可以有效阻止氧分子的扩散渗透。
(2)具有与C/C复合材料本体相近的热膨胀系数；涂层中的B组分在氧化气氛下生成三氧化二硼B2O3，B2O3在高温下形成熔融流动态，愈合了涂层本身的微孔及在高温下由于涂层与炭基体间热胀系数的差异所产生的微裂纹，使涂层具有自愈合抗氧化的能力，有效地阻止了氧分子的侵蚀。本发明中炭/炭复合材料抗氧化涂层在500℃～700℃范围内，具有良好的抗氧化性。
(3)本发明具有良好的抗热冲击性能，在经过高温冲击后，能保留良好的抗氧化能力。
(4)工艺简单，适用于飞机炭刹车盘的抗氧化涂层。
具体实施例方式
实施例1，将硅10％，硼15％，磷酸盐70％，氧化铝5％(重量百分比)混合并搅拌均匀，在炭/炭复合材料表面刷涂后，再在900℃下热处理2小时(氮气氛)，刷涂和高温热处理工艺是在大气压下实施的。
实施例2，将硅15％，硼10％，磷酸盐65％，氧化铝10％(重量百分比)混合并搅拌均匀，在炭/炭复合材料表面刷涂后，再在800℃下热处理3小时(氮气氛)，刷涂和高温热处理工艺是在大气压下实施的。
实施例3，将硅15％，硼15％，磷酸盐60％，氧化铝10％(重量百分比)混合并搅拌均匀，在炭/炭复合材料表面刷涂后，再在850℃下热处理2.5小时(氮气氛)，刷涂和高温热处理工艺是在大气压下实施的。
本发明中试样的炭材料选用Boeing-757炭刹车盘材料，机加成10mm×10mm×10mm的小样，表面刷涂涂层，经高温热处理后制得。在500℃，经过100h氧化试验后，失重率仅为1.25％，700℃经过20h氧化试验后失重率仅为6.01％。900℃经过5h氧化试验后失重率仅为6.17％。
将试样升温至500℃，然后迅速冷却至室温，进行50次循环；升温至700℃，进行5次循环；升温至1100℃，进行3次循环后，测试试样的氧化失重率，试样在经过多次热冲击后，氧化失重仅为2.65％。
权利要求
1.一种炭/炭复合材料防氧化涂层，其特征在于包含下列组份(重量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸盐60％～70％。，氧化铝5％～10％，将上述组份混合搅拌均匀在炭/炭复合材料表面刷涂，再用高温热处理后即可制得炭/炭复合材料防氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的炭/炭复合材料防氧化涂层，其特征在于所述的刷涂和高温热处理工艺是在大气压下进行的。
3.根据权利要求1所述的炭/炭复合材料防氧化涂层，其特征在于所述热处理温度为800℃～900℃。
4.根据权利要求1所述的炭/炭复合材料防氧化涂层，其特征在于所述热处理时间为2～3小时。
全文摘要
一种炭/炭复合材料防氧化涂层，包括下列组份(质量百分比)；硅10％～15％，硼10％～15％，磷酸盐60％～70％，氧化铝5％～10％，将以上四种物质混合并搅拌均匀，在炭/炭复合材料表面刷涂后，在800℃～900℃下热处理2～3小时(氮气氛)即可制得炭/炭复合材料防氧化涂层，刷涂和高温热处理工艺是在大气压下实施的。本发明采用Si等耐氧化组分，使炭/炭材料的外表面形成了致密的保护层，可以有效阻止氧分子的扩散渗透；涂层中的B组分在氧化气氛下生成三氧化二硼B
文档编号C09C1/44GK1544536SQ200310115119
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者肖志超, 孟凡才, 张健 申请人:西安航天复合材料研究所