[发明专利]炭-炭复合材料的防氧化涂层

说明书

技术领域

本发明属于炭-炭复合材料高温防氧化涂层技术领域，涉及一种炭- 炭复合材料防氧化涂层。

背景技术

炭-炭复合材料由于其优越的力学和热学性能，在航空和航天领域得 到广泛的应用。但是，炭-炭复合材料在高温下很容易氧化，在温度超过 450℃时氧化速度明显增快。因此，为了保证炭-炭复合材料的高温使用 性能，必须采取有效的防氧化措施。

目前，随着飞机用炭-炭复合材料刹车盘在国内外市场的不断扩大， 为确保炭-炭刹车盘使用性能和使用寿命以及翻修盘的使用，对炭-炭刹 车盘的防氧化也提出了新的要求。

早期的防氧化涂层配方主要以磷酸盐为主，其配方简单，易施工， 渗透性好，可用于800℃下的防氧化，但随着温度的升高，涂层很快就 被破坏，失去防护效果，不能满足炭-炭刹车盘实际使用中可能会出现的 高温防护要求。

后来发展的SiC防氧化涂层，有很好的耐高温要求，但这类涂层使 用过程中由于膨胀系数的差异会产生微裂纹，同时低温防氧化效果差。

近来人们采取复合涂层的方式对炭-炭复合材料进行防氧化，在已报 道的防氧化涂层论文或相关的专利中，防氧化涂层多使用树脂或有机溶 剂。如中国专利公开号CN1415669A，《用于飞机碳/碳刹车盘防氧化涂 层及其涂覆工艺》，主要成分为市售900号高温粘接剂、SiC、B/B₂O₃、 Si、Al₂O₃等。中国专利公开号CN1025575C，《一种飞机用炭/炭复合材 料刹车盘(片)防氧化涂层》，主要成分由氯化稀土改性的硼硅酸盐玻 璃料、B、硼化物、SiC、CeO₂以及酚醛树脂组成。这两个专利有较好 的防氧化效果，但由于使用树脂或有机物涂层中含有树脂等有机物质， 对施工环境有很大的污染，不符合环保要求。而中国专利公开号 CN100410212C，《一种炭/炭复合材料防氧化涂层》，也是一种复合涂层， 主要成分为Al(OH)₃，Zn₃(PO₄)₂·4H₂O，Na₂B₄O₇·10H₂O，SiO₂，B等， 并经过两面三刀次处理后得到的炭/炭复合材料防氧化涂层，有很好的抗 氧化效果，环保性好，但是该涂层唯一的不足是耐水溶性差，遇水后涂 层不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一无污染、对潮湿和水不敏感的炭-炭复合材料 的防氧化涂层。

本发明的技术方案如下：

(1)底层涂层组分按重量百分比为：MnCO₃10～30％， Al(OH)₃40～75％，Zn₃(PO₄)₂·4H₂O10～30％，并按每1g底层涂层粉 末加入H₃PO₄5～15ml，水1～10ml的量分别溶解后，混合均匀得到透明 溶液；

(2)将上述配制好的溶液涂刷在炭-炭复合材料表面，并在保护气 氛Ar或N₂或H₂或真空条件下进行热处理，热处理温度为500～1000℃；

(3)外层涂层组分重量百分比为：Na₂B₄O₇·10H₂O15～40％， CaSO₄5～15％，高岭土10～30％，SiC10～30％，SiO₂5～15％， B/B₄C20～50％，然后按每1g外层涂层粉末的量加入水1～5ml搅拌均匀；

(4)将(3)中配制好的涂料涂刷在经(1)、(2)处理后的炭-炭复 合材料表面，并在保护气氛Ar或N2或H2或真空条件下进行热处理， 热处理温度为500～1000℃。

本发明具有的优点和有益效果，