C/C复合材料表面抗氧化涂层的制备方法、抗氧化C/C复合材料及其应用与流程

本发明涉及c/c复合材料的，尤其是涉及一种c/c复合材料表面抗氧化涂层的制备方法、抗氧化c/c复合材料及其应用。

背景技术：

1、c/c复合材料具有比强度高、比模量高、断裂韧性高、密度低、导热性好、抗热震性好、耐烧蚀以及化学稳定性好的特点，特别是具有优异的高温性能，甚至在工作温度超过2200℃的非氧化性环境中仍能保持高强度，是目前最具竞争力的高温结构材料，已应用于航天导弹、火箭发动机喷管喉衬以及飞机刹车副等高技术领域。

2、然而，在450℃以上的氧化气氛中，c/c复合材料就会氧化。有研究表明，材料氧化损失质量分数1%，其强度将降低10%以上。因此，c/c复合材料的抗氧化防护是其获得广泛应用的关键。国内外学者就c/c复合材料的低、中、高的不同温度的抗氧化防护进行了较多的研究；现有技术cn200410003042.7公开了一种低温、中温范围的系列c/c复合材料的抗氧化涂层，成功应用于飞机刹车副和航空发动机轴间密封。但c/c复合材料的高温和超高温抗氧化涂层的研究还未取得突破性进展，更缺少工程应用；现有技术cn115745663a公开了一种碳/碳复合材料表面glass-mosi2-sic复合抗氧化涂层的制备方法，虽然可以大大提高碳/碳复合材料的抗氧化性能，但是需要制备三层涂层结构，工序复杂。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种c/c复合材料表面抗氧化涂层的制备方法，解决了现有技术中c/c复合材料缺少高温和超高温抗氧化涂层，同时抗氧化涂层制备工序复杂的技术问题，达到了显著提高c/c复合材料的高温稳定性和抗氧化性的技术效果。

2、本发明的目的之二在于提供一种抗氧化c/c复合材料，能够避免空气气氛下在室温至1500℃全温段的氧化。

3、本发明的目的之三在于提供一种抗氧化c/c复合材料的应用，能够取得突出的应用效果。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、第一方面，一种c/c复合材料表面抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

6、先采用mosi2作为渗料对c/c复合材料进行渗处理，再使sio2吸附到mosi2表面，之后进行热处理，从而在c/c复合材料表面形成抗氧化涂层；

7、所述热处理的温度为1000℃-1300℃。

8、进一步的，所述mosi2的粒径为100目-300目。

9、进一步的，所述渗处理的温度为1600℃-2200℃。

10、进一步的，所述渗处理包括以下步骤：

11、将c/c复合材料埋入mosi2中在保护气氛下进行渗处理；

12、优选地，所述渗处理的温度工艺包括：

13、先在1600℃-1800℃下保温1h-3h，再在2000℃-2200℃下保温4h-6h。

14、进一步的，所述sio2通过静电吸附作用吸附到mosi2表面；

15、优选地，所述静电吸附采用的静电吸附剂包括四丁基溴化铵；

16、优选地，所述静电吸附的环境条件为碱性；

17、优选地，营造所述碱性环境的试剂包括氨水。

18、进一步的，所述sio2通过静电吸附作用吸附到mosi2表面的方法包括以下步骤：

19、将渗处理后的c/c复合材料浸泡在分散液中，再加入正硅酸四乙酯进行混合，从而使带负电荷的sio2低聚物吸附到mosi2表面；

20、优选地，所述分散液中乙醇、氨水以及四丁基溴化铵溶液的比例为100ml~300ml：6ml~12ml：10ml~30ml；

21、优选地，所述分散液中乙醇、氨水以及四丁基溴化铵溶液的比例为150ml：8ml：15ml。

22、进一步的，所述c/c复合材料的尺寸为20mm×20mm×10mm；

23、优选地，所述正硅酸四乙酯的用量为40ml -80ml；

24、优选地，所述正硅酸四乙酯的加入方式包括滴加加入；

25、优选地，所述滴加加入的速度为每2min~4min滴加1ml。

26、进一步的，所述热处理的气氛包括空气。

27、第二方面，一种上述任一项所述的制备方法制备得到的抗氧化c/c复合材料。

28、第三方面，一种上述所述的抗氧化c/c复合材料在航天导弹、火箭发动机喷管喉衬以及飞机刹车副中的应用。

29、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

30、本发明提供的c/c复合材料表面抗氧化涂层的制备方法，首先通过包埋法，在c/c复合材料表面生成一层mosi2保护层，并进行高温氧化，使mosi2表面生成一层氧化膜层，之后通过静电吸附作用，sio2吸附到mosi2颗粒表面，以对涂层裂纹和表面进行封闭处理，增加涂层的厚度和均匀性，最后通过热处理，mosi2包覆层软化形成玻璃态致密保护层，形成mosi2@sio2抗氧化涂层，从而显著提高了c/c复合材料的高温稳定性和抗氧化性。

31、本发明提供的抗氧化c/c复合材料，其表面的mosi2@sio2高温抗氧化涂层具有优秀的红外辐射性能，能够避免空气气氛下在室温至1500℃全温段的氧化，对于c/c复合材料在各领域的应用有非常重要的意义。

32、本发明提供的抗氧化c/c复合材料的应用，能够取得突出的应用效果。

技术特征：

1.一种c/c复合材料表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述mosi2的粒径为100目-300目。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述渗处理的温度为1600℃-2200℃。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述渗处理包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述sio2通过静电吸附作用吸附到mosi2表面；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述sio2通过静电吸附作用吸附到mosi2表面的方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述c/c复合材料的尺寸为20mm×20mm×10mm；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的气氛包括空气。

9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的抗氧化c/c复合材料。

10.一种权利要求9所述的抗氧化c/c复合材料在航天导弹、火箭发动机喷管喉衬以及飞机刹车副中的应用。

技术总结本发明提供了一种C/C复合材料表面抗氧化涂层的制备方法、抗氧化C/C复合材料及其应用，涉及C/C复合材料的技术领域，该制备方法包括以下步骤：先采用MoSi2作为渗料对C/C复合材料进行渗处理，再使SiO2吸附到MoSi2表面，之后进行热处理，从而在C/C复合材料表面形成抗氧化涂层。本发明解决了现有技术中C/C复合材料缺少高温和超高温抗氧化涂层，同时抗氧化涂层制备工序复杂的技术问题，达到了显著提高C/C复合材料的高温稳定性和抗氧化性的技术效果。技术研发人员：乔晓东,朱海翔,冯建伟,郑兴都,王伟亮,刘东宏受保护的技术使用者：浙江星辉新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18