[发明专利]碳/碳-碳化硅陶瓷复合材料的制备方法

摘要

本发明公开一种碳/碳-碳化硅陶瓷复合材料的制备方法，制备步骤包括：采用价格低廉的低密度PAN基平板碳毡作为预制体，采用碳纤维表面化学气相沉积保护层；把酚醛树脂、丙酮、乙醇和碳化硅粉末按比例配制成浆料，将有保护层的碳毡浸在浆料中抽真空后加压一次浸渍；将预浸碳毡压制成型后固化，碳化处理；然后将碳化后的预制体放在炉子中，进行高温渗硅反应和填充，得致密坯体后，进行表面去余硅处理后，即制成密度达2.30~2.70克/cm3的高性能、高致密度的碳/碳-碳化硅陶瓷复合材料。该制备工艺简单，原料成本低廉，大幅度的缩减了制作时间和工序，可批量生产，易于产业化。

主权项

一种碳/碳‑碳化硅陶瓷复合材料的制备方法，其特征子在于：制备步骤包括：（1）将PAN基平板碳毡作为增强体，采用等温CVD工艺制备碳涂层，以丙烯为热解碳气源，氮气为稀释气体，沉积温度为800~1200℃，沉积时间为10~150min，得到表面具有碳涂层的PAN基平板碳毡；（2）选用酚醛树脂中加入丙酮、甲醇或乙醇，重量比为3~18:1:1，再添加碳化硅微粉混合制作成浆料，其中酚醛树脂和碳化硅微粉重量比为1~27:3；（3）将步骤（1）所得的碳毡浸入步骤（2）所得的浆料中，然后放入真空压力罐中浸渍，真空压力罐中的真空度为‑0.08~‑0.10Mpa、压力为0.1~3.0MPa，保压时间为15~240min得到预制碳毡；（4）将步骤（3）所得的预浸碳毡在0.1~20MPa的压力下压实；（5）将步骤（4）所得的压实的预浸碳毡在温度为100~200℃、保温时间为2~20小时的条件下固化；（6）将步骤（5）固化后的碳毡在真空或惰性气体环境中，以80~100℃/小时的升温速率加热到800~1200℃，保温30~240min进行碳化处理，得到碳/碳多孔预制体；（7）将步骤（6）所得的预制体放在硅粉中，预制体和硅粉重量比为1:0.9~1.3，在真空或惰性气体保护下、以200~300℃/小时的升温速率加热到1450~1800℃，保温30~240min，完成烧结；（8）将步骤（7）烧结后的坯体放入温度为350~550℃的熔融烧碱中处理，处理时间为10~90min，去除制品表面残留硅，即得到本发明的碳/碳‑碳化硅陶瓷复合材料。