[发明专利]一种碳/碳复合材料表面金属钨梯度涂层的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳/碳复合材料表面金属钨梯度涂层的制备方法，针对C/C复合材料与W相容性差，易生成WC脆性相等问题，本发明方法预先在C/C复合材料表面采用两部包埋法制备出SiC/WSi₂过渡层改善C/C复合材料与金属W物理化学相容性过渡层，最后采用超音速等离子喷涂工艺成功在有SiC/WSi₂过渡层的C/C复合材料表面制备W涂层，从而在C/C复合材料表面制备出C-Si-W梯度涂层。SiC/WSi₂过渡层和喷涂W外涂层自身结构致密，与基体结合牢固，制备有C-Si-W梯度涂层的C/C复合材料保持自身强度高、比重小等优异性能，同时能拥有金属W的优异性能。

主权项

一种碳/碳复合材料表面金属钨梯度涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、预处理C/C复合材料：将碳/碳C/C复合材料打磨使之表面粗糙化，然后分别用水和无水乙醇超声清洗，置于空气中晾干或者烘箱烘干；步骤2：将Si粉，C粉，Al₂O₃粉按照65‑80％，10‑25％，5‑15％的质量比混合均匀，作为包埋粉料放入石墨坩埚中，将步骤1所预处理C/C复合材料埋入粉料中，在碳/碳C/C复合材料表面制备出SiC/Si过渡层；将坩埚放入高温真空石墨化炉在氩气保护气氛下，1800～2000℃保温2h，得到具有SiC涂层的C/C复合材料，然后用砂纸打磨使涂层表面平整，并进行清洗干燥；步骤3：将40‑60％的Si粉，30‑50％的C粉，5‑15％的W粉的质量比混合均匀，作为包埋粉料放入石墨坩埚中，将步骤2得到的具有SiC涂层的C/C复合材料埋入粉料中；将坩埚放入高温真空石墨化炉在氩气保护气氛下，2000～2200℃保温2h，得到具有SiC/WSi₂过渡层的C/C复合材料，然后用砂纸打磨使涂层表面平整，并进行清洗干燥；步骤4：将PVA与水按1:7的比例在100℃恒温水浴箱中溶解混合配制成PVA胶液，将金属W粉与PVA溶胶以1:1的质量比混合，超声分散30min后形成均匀悬浊液，并进行造粒处理，得到直径30～50um的球型W喷涂粉料；步骤5：以球型W粉料为喷涂粉料，采用HEPJ型超音速等离子喷涂设备在SiC/WSi₂内涂层的C/C复合材料表面制W涂层，完成碳/碳复合材料表面金属钨梯度涂层的制备；所述喷涂工艺如下：喷涂功率50‑60KW、主气流量70‑80L/min、送粉量3.5‑4.5r/min、喷嘴顶端到试样表面距离10‑13cm。