一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法与流程

本发明涉及碳化硅涂层，具体为一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法。

背景技术：

1、碳/碳复合材料是以碳或石墨纤维为增强材料，碳或石墨为基体复合而成的材料。碳/碳复合材料几乎完全由碳元素组成，碳原子间为共价键结合，能够承受极高的温度和极快的加热速率，在惰性气氛中，碳/碳复合材料可以在2000℃高温下长时间服役，是目前高温力学性能最好的材料，其广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域，而为了提高碳-碳复合材料的使用寿命、抗氧化性以及抗硅蒸汽冲刷等性能，通常会在碳/碳复合材料的表面设置涂层，而碳化硅涂层则是作用在碳/碳复合材料上较为良好的涂层材料之一，其具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，提高了复合材料的耐磨、耐蚀和耐高温特性。

2、cn112679233b公开了一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法，该方法首先将材料表面清理干净，防止灰尘、渣滓等颗粒物质附着在材料表面，随后利用石墨乳、粘结剂碳化硅前驱体树脂及其固化剂、增强体碳化硅粉和悬浮乳化剂混配而成的打底料涂抹在碳-碳复合材料上，并在将其烘干后，二次喷涂打底料，待二次烘干后，将工件放入陶瓷化炉中进行陶瓷化处理，即可在复合材料表面得到碳化硅涂层，然而该方法在制得碳化硅涂层的过程中，需严格保证复合材料表面不附着颗粒物质以及金属碎屑，否则碳化硅涂层会附着在颗粒物质或是金属碎屑上，严重影响了碳化硅涂层的连续性，而在清洗工件到喷涂打底料的过程中，由于需要把工件整体清洗完成，再移动到打底料喷涂位置，这导致复合材料的表面很容易再次沾染颗粒物质或是金属碎屑，从而降低了碳化硅涂层的成品质量，因此，本领域技术人员提供了一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法，解决了工件表面从喷洗到转运的过程中容易受到污染，大大降低了碳碳复合材质与颗粒物质以及金属碎屑接触的概率，从而提高了在碳碳复合材质上碳化硅涂层的品质。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法通过碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备装置实现，所述碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备装置包括丝杆传动机构，所述丝杆传动机构的两侧壁中间位置安装有加工端固定架，所述加工端固定架的前侧壁中间位置通过轴承连接有加工机构，所述加工机构的前侧壁中间位置连接有加工端转动齿轮，所述丝杆传动机构的两侧壁顶部安装有顶部安装架，所述丝杆传动机构的两侧壁且位于加工机构的下方以及顶部安装架的内侧底部均安装有烘干箱，所述丝杆传动机构的丝杆滑块的前侧壁上安装有电动夹钳，所述电动夹钳内夹持有碳碳复合材质工件。

5、优选的，所述顶部安装架包括主架、齿条连接架与齿锥连接架。

6、优选的，所述齿条连接架固定连接在主架的前侧壁后端面靠一侧位置，所述齿锥连接架固定连接在主架的前侧壁后端面中间位置。

7、优选的，所述齿条连接架内滑动连接有复合齿条，所述复合齿条的一侧壁设有直齿条，所述复合齿条的另一侧壁设有斜齿条，所述复合齿条的一侧壁直齿条部分与加工端转动齿轮啮合，所述齿锥连接架的一侧壁靠顶部位置通过轴承安装有传动齿锥，所述主架的前侧壁后端面中间靠顶部位置通过轴承安装有联动齿锥，所述传动齿锥与联动齿锥啮合，所述联动齿锥与复合齿条的斜齿条部分啮合，所述主架的前侧壁且位于传动齿锥的下方滑动连接有传动斜齿条，所述传动斜齿条的前半部分与传动齿锥啮合。

8、优选的，所述工件转动机构包括悬架、顶部电机、主动齿锥、转盘、伸缩杆与接触头。

9、优选的，所述悬架固定连接在主架的前侧壁后端面另一侧靠顶部位置，所述顶部电机螺栓连接在悬架的上侧壁远离主架的一端，所述主动齿锥设置在悬架的下方且与顶部电机的活动端连接，所述主动齿锥的传动斜齿条的后半部分啮合，所述转盘固定连接在主动齿锥的下侧，所述伸缩杆嵌于转盘的下侧壁，所述接触头转动连接在伸缩杆的活动端上。

10、优选的，所述加工机构包括外加工架、内加工架、两个连接头与四个连接气缸。

11、优选的，四个所述连接气缸分别螺栓连接在外加工架的两侧壁顶部与底部的中间位置，两个所述连接头分别固定连接在内加工架的上下侧壁中心处，两个所述连接头分别与四个连接气缸配合使用，所述外加工架的内侧壁与内加工架的外侧壁上均连接有弹性擦洗料，所述外加工架的两侧壁内侧与内加工架的两侧壁外侧且位于弹性擦洗料的上方均安装有打底料喷头，所述外加工架的两侧壁内侧靠底部位置与内加工架的两侧壁外侧靠底部位置均安装有清洗喷头，所述外加工架的缺口两侧靠底部以及位于弹性擦洗料的上方位置与内加工架的后侧壁底部以及位于弹性擦洗料的上方位置均设置有触发开关，位于上方的若干触发开关与打底料喷头电性连接，位于下方的若干触发开关与清洗喷头电性连接。

12、优选的，所述碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法包括以下步骤：

13、s1.将丝杆传动机构的电动滑块移动到底部，随后将碳碳复合材质工件夹持在电动夹钳内，启动丝杆传动机构，电动夹钳带动碳碳复合材质工件上升至加工机构内，此时顶部的两个连接气缸的活动端端部带动卡块卡在顶部的连接头内；

14、s2.当电动夹钳的两侧以及电动夹钳的前侧部分与位于底部的若干触发开关初次接触时，清洗喷头开始工作，对碳碳复合材质工件的局部进行清洗，当碳碳复合材质工件的局部移动到两个弹性擦洗料中间时，两个弹性擦洗料受挤压产生形变并对碳碳复合材质工件接触，并将附着在碳碳复合材质工件内外表面的水分擦干，当电动夹钳的两侧以及电动夹钳的前侧部分与顶部的若干触发开关初次接触时，打底料喷头开始工作，将打底料喷涂在碳碳复合材质工件内外表面上，并通过两个弹性擦洗料对加工机构内部的上下腔体进行阻隔，防止下腔体的气流与水流影响上腔体的工件喷涂作业；

15、s3.当电动夹钳的两侧与电动夹钳的前侧部分当电动夹钳的两侧以及电动夹钳的前侧部分与位于底部的若干触发开关再次接触时，清洗喷头停止工作，工件清洗完毕，且顶部的两个连接气缸的活动端收回，底部的的两个连接气缸的活动端端部带动卡块卡在底部的连接头内，随后工件继续上升，直至电动夹钳的两侧与电动夹钳的前侧部分与位于顶部的若干触发开关再次接触，此时，打底料喷头停止作业，工件完成两侧面内外部分的清洗与打底料喷涂；

16、s4.当工件完成两侧面内外部分的清洗与打底料喷涂后，丝杆传动机构将带动工件继续上升至顶部的烘干箱内，对喷涂在工件上的打底料进行烘干，待烘干完成后，丝杆传动机构将带动工件继续上升至顶部安装架的顶部；

17、s5.当丝杆传动机构带动碳碳复合材质工件上升至顶部安装架的顶部位置时，电动夹钳松动，随后伸缩杆带动接触头伸出，并将接触头紧贴在碳碳复合材质工件的前侧壁上，随后顶部电机带动转盘转动，从而将碳碳复合材质工件转动九十度，转动完成后，电动夹钳再次将物料夹紧；

18、s6.在转盘转动时，与转盘顶部固定连接的主动齿锥跟随转动，主动齿锥带动与其啮合的传动斜齿条移动，从而带动传动齿锥以及与传动齿锥相啮合的联动齿锥的转动，并在联动齿锥的带动下，促使复合齿条升降，在复合齿条升降时，复合齿条的直齿部分带动加工端转动齿轮转动，从而对加工机构进行一百八十度的位置翻转，促使加工机构的清洗喷头朝上，打底料喷头朝下；

19、s7.当加工机构调转完成并且碳碳复合材质工件转动九十度后，丝杆传动机构带动碳碳复合材质工件向下传送，并重复执行s与s步骤直至碳碳复合材质工件的内外面均完成清洗、擦干与打底料的喷涂；

20、s8.当碳碳复合材质工件的内外面完成清洗、擦干与打底料的喷涂后，丝杆传动机构带动碳碳复合材质工件至底部的烘干箱中，进行二次烘干；

21、s9.待烘干完成后，将碳碳复合材质工件从电动夹钳中取下，随后将碳碳复合材质工件放入磁化炉中进行陶瓷化处理，即可在碳碳复合材质工件表面得到碳化硅涂层。

22、(三)有益效果

23、本发明提供了一种碳-碳复合材料用碳化硅涂层的制备方法。具备以下技术要点与有益效果：

24、该方法通过将喷洗与打底料喷涂同步进行，从而防止工件表面从喷洗到转运的过程中容易受到污染，大大降低了碳碳复合材质与颗粒物质以及金属碎屑接触的概率，从而提高了在碳碳复合材质上碳化硅涂层的品质，首先利用电动夹钳将需要制备碳化硅涂层的碳化硅涂层的碳碳复合材质夹持在内，随后由丝杆传动机构带动碳碳复合材质向上移动，当电动夹钳与底部的触发开关初次接触时，清洗喷头开始工作，对碳碳复合材质工件的局部进行清洗，并在碳碳复合材质上升的过程中，由弹性擦洗料将清洗完的部分擦拭残留在复合材料表面的水分，并在该部分继续上升后经由打底料喷头将打底料喷至复合材料表面，此时复合材料的下半部分仍在清洗，而复合材料的上半部分已完成打底料喷涂工作，且由弹性擦洗料封堵上下部分，防止清洗产生的气流与水影响打底料的喷涂，而当复合材料上升至顶部时借由工件转动机构转动复合材料，同时利用顶部电机的驱动力完成加工机构的一百八十度翻转，不再需要将复合材料复位至底部再重新上升，大大缩减了复合材料的加工时间，也防止复合材料表面刚形成的膜层被弹性擦洗料剐蹭掉。