[发明专利]炭材料防氧化涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭材料防氧化涂层技术，涉及一种炭材料防氧化涂层的 制备方法。

背景技术

炭材料，包括炭、石墨以及炭/炭复合材料，是目前世界上新技术领 域中重点研究和开发的一种新型材料，在航空、航天、核能及许多民用 工业领域受到极大瞩目，特别是在2000℃以上，它们仍能保持其优异的 力学性能，因而也是理想的超高温结构材料。然而，炭在370℃的有氧 气氛中开始氧化，高于500℃时迅速氧化，受到污染或在盐雾空气中炭/ 炭复合材料在450℃上下便开始氧化，氧化失重使得其力学性能下降， 当氧化失重率达到10％时，将严重影响材料的性能。对于反复使用的部 件，如飞机刹车盘，其氧化就会影响刹车的安全性和可靠性，甚至导致 刹车失效，以致危及生命财产安全。因此，必须对其采取有效的氧化防 护措施。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。另外，为保证炭材料防氧化的有效性， 在其使用之前需要对其进行全面检查，对于由于搬运或其他原因导致涂 层有磕掉的地方，需要采用快速简易的防氧化涂层的办法进行补涂处 理，并保证涂层的有效性。

炭材料的防氧化涂层技术早期以磷酸盐为主，其配方简单，易施工， 渗透性好，可用于800℃下的防氧化，但随着使用时间的延长，涂层很 快就被破坏，失去防护效果。

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，要 进行多次涂覆工作和至少一次以上的高温热处理，而且也仍然存在环保 性、耐水溶性和抗氧化性等方面的缺陷。如中国专利公开号 CN1415669A，发明名称为《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，发明名称《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。这两个专利虽有较 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ZL20061 0145667.6，发明名称《一种炭/炭复合材料防氧化涂层》，公开了一种复 合涂层，其主要成分为Al(OH)₃，Zn₃(PO₄)₂·4H₂O，Na₂B₄O₇·10H₂O， SiO₂，B等，经过两次处理后得到的炭/炭复合材料防氧化涂层，有较好 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 后涂层具有不稳定性。

炭材料特别是炭/炭复合材料刹车盘由于自身生产过程的特点，在进 行氧化防护后，还需要进行后期工序处理，如安装键夹等，由于实际操 作过程存在有极个别的漏涂现象，或在随后的安装或搬运过程中由于磕 碰导致涂层个别地方有毁坏，这时需要简易快速的防氧化涂层技术对涂 层进行补涂处理，而上述公开文献所公开的内容均无法简易快速的对防 氧化涂层进行补涂处理。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够简易快速的对防氧化涂层进行补涂 处理，同时涂层的耐水性能好、耐氧化能力强、无毒无味的炭材料防氧 化涂层的制备方法。

本发明的技术方案是，炭材料防氧化涂层的制备方法，

(1)按重量百分比取：30-50％SiC，1-10％Al(OH)3，15-35％SiO2， 5-40％高岭土，将Al(OH)3以5-15ml/g的比例溶解在H3PO4中，再将溶 解后的Al(OH)3用5-15ml/g的水稀释后与其它成分混合搅拌，完成涂料 配制；

(2)将配制好的涂料涂刷在炭材料表面，并在烘箱中进行固化， 处理温度为100-300℃，保温时间为1-4h。