[发明专利]抗氧化复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本申请属于无机功能涂层材料技术领域，，特别是涉及一种碳基体表面的抗氧化复合涂层及其制备方法。

背景技术

在表面制备抗氧化涂层是实现碳质材料在高温有氧环境中不被氧化烧蚀的重要手段，涂刷法是实现大尺寸、异形碳质材料构件表面抗氧化涂层均匀高效制备的有效途径，该方法不仅可以用少量的原材料就可以制备大面积涂层，大大节省制备抗氧化涂层的成本，还可以减少涂层制备过程对碳质材料的损伤，保持其力学性能不降低。因此，涂刷法被认为是最适宜在大尺寸、异形结构的碳质承载构件表面制备抗氧化涂层的方法。

传统的涂刷法制备碳化硅涂层往往采用树脂类物质作为载体，采用硅作为反应组元，通过高温烧结处理形成碳化硅涂层。此过程中，为了配制合适流动性的涂刷料，往往在树脂和硅粉外还需加入一些溶剂，如乙醇、甲苯等，这些加入的溶剂在涂刷料干燥和固化过程中会挥发到环境中。同时，树脂在固化过程中，自身的缩聚和热解反应同样会产生大量有机挥发性气体和焦油状物质，这些物质中大都含有少量有毒物质。因此，无论是加入的溶剂挥发物还是树脂的热解产物都会造成环境的污染。虽然可以通过气体吸收、吸附等方式可以将污染降低，但一方面有毒物质不能完全被处理掉，另一方面还会增加制备抗氧化涂层的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗氧化复合涂层及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种抗氧化复合涂层，包括依次形成于石墨基体表面上的柔性层、碳扩散阻挡层、氧扩散阻挡层和耐腐蚀层。

优选的，在上述的抗氧化复合涂层中，所述柔性层的材质为PyC。

优选的，在上述的抗氧化复合涂层中，所述碳扩散阻挡层为二氧化硅。

优选的，在上述的抗氧化复合涂层中，所述氧扩散阻挡层为ZrB₂。

优选的，在上述的抗氧化复合涂层中，所述耐腐蚀层为SiC。

相应的，本申请还公开了一种抗氧化复合涂层制备方法，包括步骤：

1)石墨基体表面的清洗

将待制备抗氧化复合涂层的石墨基体的表面清洗干净，干燥后待用；

2)涂刷料的配制

将柔性层、碳扩散阻挡层、氧扩散阻挡层和耐腐蚀层按照质量比为1:4:2:5的比例进行混合，形成涂刷料；

3)形成涂覆层

将涂刷料均匀涂刷到石墨基体表面，形成涂覆层并干燥；

4)真空烧结

将得到的碳质材料在真空烧结炉中进行反应烧结，烧结温度范围为1800℃，烧结时间为4h，清洗干燥后得到抗氧化复合涂层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的抗氧化复合涂层具有良好的抗氧化性能，其在1400℃下抗氧化能力达到300小时以上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中抗氧化复合涂层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，抗氧化复合涂层，包括依次形成于石墨基体表面上的柔性层、碳扩散阻挡层、氧扩散阻挡层和耐腐蚀层。

在优选的实施例中，柔性层的材质为PyC。

柔性层用以调节基体与涂层的热膨胀差异，提高柔性层与石墨基体的结合强度。

在优选的实施例中，碳扩散阻挡层为二氧化硅。

碳扩散阻挡层用以阻挡碳向外扩散，保证外层的有效性。

在优选的实施例中，氧扩散阻挡层为ZrB₂。

氧扩散阻挡层用以阻挡氧的扩散，防止其进入石墨基体发生碳氧反应，降低氧的扩散率。

耐腐蚀层为SiC。

耐腐蚀层用以控制表面涂层与外部环境的直接接触，降低环境的腐蚀情况，对表层起到一定的保护作用。

抗氧化复合涂层的制备方法，包括：

1)石墨基体表面的清洗