CN102174687A - 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法 - Google Patents

一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102174687A
CN102174687A CN2011100777952A CN201110077795A CN102174687A CN 102174687 A CN102174687 A CN 102174687A CN 2011100777952 A CN2011100777952 A CN 2011100777952A CN 201110077795 A CN201110077795 A CN 201110077795A CN 102174687 A CN102174687 A CN 102174687A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon cloth
resol
high temperature
temperature resistance
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100777952A
Other languages
English (en)
Inventor
任先京
章德铭
侯伟骜
杨永琦
谢建刚
张鑫
黄新春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Original Assignee
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy filed Critical Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority to CN2011100777952A priority Critical patent/CN102174687A/zh
Publication of CN102174687A publication Critical patent/CN102174687A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明涉及一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的新方法，其特征在于：采用热喷涂技术在碳布/酚醛树脂表面制备由0.02mm~0.15mm厚金属合金粘结底层和0.2mm~1.0mm厚陶瓷工作面层组成的能有效延缓基体烧损的抗高温烧蚀涂层，解决了碳布/酚醛树脂烧蚀性能不稳定的问题。本发明提供的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，不仅可大大提高碳布/酚醛树脂的抗高温烧蚀能力，扩大其应用领域；而且可通过减小碳布/酚醛树脂工件厚度达到减重的目的；同时抗高温烧蚀涂层与基体结合良好，制备方法简单、成熟，操作方便、效率高。

Description

一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的新方法，具体的说是一种采用热喷涂技术在碳布/酚醛树脂表面制备抗高温烧蚀涂层的方法。
背景技术
碳布/酚醛树脂可通过材料自身烧蚀引起质量损失，吸收并带走大量的热量，阻止外部热量向结构内部传递，多用于火箭、导弹和空间飞行器等空间技术领域作为优良的耐烧蚀材料。其优点是防热效率高，随外部热流变化的适应性强，成本低廉等。然而，碳布/酚醛树脂的不足之处在于其烧蚀性能不稳定，为保证碳布/酚醛树脂工件的稳定工作，通常加工的工件比较厚重。为适应现代航空航天零部件高比冲、高质量比的要求，更好的发挥碳布/酚醛树脂在热防护材料领域的作用，就必须对现有的碳布/酚醛树脂进行增强与改进研究。目前，传统的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法是树脂改性。例如在碳布/酚醛树脂材料中添加纳米碳粉等，虽能在一定程度上提高碳布/酚醛树脂的热稳定性与抗烧蚀性能，但效果并不显著。
表面强化技术是工业零部件或材料延寿以致装备升级改造的有效途径，是符合国家循环经济发展战略的一项系统工程，为提高碳布/酚醛树脂的抗高温烧蚀性能提供了可行的技术解决途径。其中，热喷涂是借助输送气体将涂层材料直接注入高温焰流中使涂层材料受热熔化，以熔融或半熔融状态高速撞击粘附于基体工件表面上形成涂层的一种表面强化处理技术。热喷涂技术具有以下特点：方法简单、成熟，操作方便、效率高，基体材料不受限制，可喷涂的涂层材料广泛，涂层性能多种多样，适应性强以及经济效益好等。
发明内容
本发明的设计思想是：采用技术成熟且效率较高的热喷涂技术在碳布/酚醛树脂表面制备抗高温烧蚀涂层，以降低热导率，显著提高碳布/酚醛树脂工件的耐高温烧蚀性能，扩展其应用领域。
本发明的目的在于提供一种制备方法简单、成熟，操作方便、效率高，能显著提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法。
本发明的技术方案为：一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，采用热喷涂技术在碳布/酚醛树脂表面制备抗高温烧蚀涂层，包含以下步骤：
（1） 对碳布/酚醛树脂工件进行表面预处理；
（2） 把工件装夹在可运动的工作台上；
（3） 将待喷涂粉末，包括粘结底层粉末和工作面层粉末在60℃~150 ℃烘干，然后将烘干的粉末装入送粉器中；
（4） 分别进行粘结底层和工作面层的热喷涂；
（5） 喷涂过程中利用压缩空气冷却碳布/酚醛树脂工件；
（6） 对喷涂得到的抗高温烧蚀涂层进行磨抛后处理。
步骤（1）中的表面预处理包括对碳布/酚醛树脂工件进行表面清洁和表面粗化处理，工件表面可以是平面也可以是曲面或波纹面。
碳布/酚醛树脂工件的表面清洁包括丙酮除油和超声波清洗。
碳布/酚醛树脂工件的表面粗化采取20~70目的砂料喷砂处理，或者电弧喷涂粒度范围为5~50 μm的镍包铝粉末得到10~30 μm厚的粗化过渡层。
步骤（3）中的粘结底层粉末材料可以是Al、Mo等金属，抑或NiCrAl、NiCr、CoCrAlY等合金，也可以是NiCrAlCoY2O3、镍包铝或铝包镍等复合粉末材料，粉末粒度范围为5~100 μm。
步骤（3）中的工作面层粉末材料可以是具备良好抗高温烧蚀性能且易于热喷涂的Y2O3稳定ZrO2以及Al2O3、TaC等陶瓷材料中的任意一种，粉末粒度范围为5~100 μm，粉末的晶粒尺寸为几十纳米到100 μm。
步骤（4）中的热喷涂方式可以是等离子喷涂、火焰喷涂、超音速火焰喷涂或爆炸喷涂的任意一种。
步骤（4）中的粘结底层和工作面层可以是梯度涂层也可以是非梯度涂层，厚度范围分别为0.02~0.15 mm和0.2~1 mm。
本发明的有益效果是：采用热喷涂技术在碳布/酚醛树脂表面制备抗高温烧蚀涂层，制备方法简单、成熟，操作方便、效率高，适应性强；不仅可显著提高碳布/酚醛树脂的抗高温烧蚀能力，扩大其应用领域；而且可通过减小碳布/酚醛树脂工件厚度达到减重的目的；同时抗高温烧蚀涂层与基体结合良好，结合强度一般大于25 MPa。因此，该技术具有广阔的应用前景，能够创造出明显的社会效益和经济效益。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式在碳布/酚醛树脂表面制备抗高温烧蚀涂层的步骤如下：
（1） 对碳布/酚醛树脂工件进行表面预处理。首先将工件置于丙酮中进行超声波清洗15~30分钟，经酒精擦拭后采用20~70目的刚玉砂对工件表面进行喷砂粗化处理；
（2） 把工件装夹在可运动的工作台上；
（3） 将粘结底层粉末和工作面层粉末在60℃~150 ℃烘干，然后将烘干的粉末装入送粉器中。本实施例中所采用的粘结底层粉末材料为NiCrAlCoY2O3，具体成分(重量百分比)为20~25% (Cr+Al)，75~80% (Ni+Co)， Y2O3中的Y含量0.5~1.5%，< 0.7% C，粒度范围为45~100 μm；所采用的工作面层粉末材料为Y2O3稳定的纳米ZrO2，具体成分(重量百分比)为92~95% ZrO2，5~8% Y2O3，粒度范围为40~90 μm，晶粒尺寸< 100 nm；
（4） 采用大气等离子喷涂粘结底层和工作面层。本实施例中喷涂粘结底层的工艺参数为：Ar流量30~40 l/min、H2流量8~12 l/min、电流350~450 A、喷距120~180 mm、送粉量50~80 g/min；喷涂工作面层的工艺参数为：Ar流量20~40 l/min、H2流量8~15 l/min、电流450~550 A、喷距80~140 mm、送粉量35~55 g/min。粘结底层和工作面层的厚度范围分别为0.05~0.15 mm和0.4~0.7 mm；
（5） 喷涂过程中利用压缩空气冷却碳布/酚醛树脂工件；
（6） 喷涂结束后关闭所有电源，对喷涂得到的抗高温烧蚀涂层进行磨抛后处理，即完成在碳布/酚醛树脂表面进行抗高温烧蚀涂层的制备。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，步骤（1）中对碳布/酚醛树脂工件表面进行粗化处理，是采用电弧喷涂粒度范围为10~45 μm的镍包铝粉末得到20~30 μm厚的粗化过渡层。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，步骤（3）中所采用的粘结底层粉末材料为NiCr，具体成分(重量百分比)为18~22% Cr，78~82% Ni，粒度范围为25~100 μm；步骤（4）中采用超音速火焰喷涂粘结底层的工艺参数为：O2流量800~1000 l/min、煤油流量20~30 l/h、Ar流量5~15 l/min、喷距300~450 mm、送粉量80~120 g/min。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，步骤（3）中所采用的工作面层粉末材料为Al2O3陶瓷，粒度范围为40~100 μm；步骤（4）中喷涂工作面层的工艺参数为：Ar流量35~45 l/min、H2流量12~16 l/min、电流550~650 A、喷距100~140 mm、送粉量30~50 g/min。其它步骤与具体实施方式一相同。

Claims (9)

1.一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)对碳布/酚醛树脂工件进行表面预处理；
(2)把工件装夹在可运动的工作台上；
(3)将待喷涂的粘结底层粉末和工作面层粉末在60℃~150 ℃烘干，然后将烘干的粉末装入送粉器中；
(4)分别进行粘结底层和工作面层的热喷涂；
(5)喷涂过程中利用压缩空气冷却碳布/酚醛树脂工件；
(6)对喷涂得到的抗高温烧蚀涂层进行磨抛后处理。
2.根据权利要求1所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，步骤（1）中的表面预处理包括对碳布/酚醛树脂工件进行表面清洁和表面粗化处理，工件表面是平面、曲面或波纹面。
3.根据权利要求1所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，步骤（3）中的粘结底层粉末材料是金属，合金，或复合粉末材料，粉末粒度范围为5~100 μm。
4.根据权利要求3所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，所述金属是Al或Mo，所述合金是NiCrAl、NiCr或CoCrAlY，所述复合粉末材料是NiCrAlCoY2O3、镍包铝或铝包镍。
5.根据权利要求1所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，步骤（3）中的工作面层粉末材料是Y2O3稳定ZrO2、Al2O3或TaC陶瓷材料中的任意一种，粉末粒度范围为5~100 μm，粉末的晶粒尺寸为几十纳米到100 μm。
6.根据权利要求1所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，步骤（4）中的热喷涂方式是等离子喷涂、火焰喷涂、超音速火焰喷涂或爆炸喷涂的任意一种。
7.根据权利要求1所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，步骤（4）中的粘结底层和工作面层是梯度涂层或非梯度涂层，厚度范围分别为0.02~0.15 mm和0.2~1 mm。
8.根据权利要求2所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，碳布/酚醛树脂工件的表面清洁包括丙酮除油和超声波清洗。
9.根据权利要求2所述的提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于，碳布/酚醛树脂工件的表面粗化采取20~70目的砂料喷砂处理，或者电弧喷涂粒度范围为5~50 μm的镍包铝粉末得到10~30 μm厚的粗化过渡层。
CN2011100777952A 2011-03-30 2011-03-30 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法 Pending CN102174687A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100777952A CN102174687A (zh) 2011-03-30 2011-03-30 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100777952A CN102174687A (zh) 2011-03-30 2011-03-30 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102174687A true CN102174687A (zh) 2011-09-07

Family

ID=44517921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100777952A Pending CN102174687A (zh) 2011-03-30 2011-03-30 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102174687A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109252130A (zh) * 2018-10-29 2019-01-22 天津大学 一种金属合金或陶瓷与塑料的连接方法
CN110158012A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种橡胶表面金属化的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056266A (zh) * 1990-05-08 1991-11-20 杨德庆 非金属材料表面热喷涂工艺
CN1854340A (zh) * 2005-04-19 2006-11-01 日本阿斯泰克有限公司 耐热、耐腐蚀性复合衬里及其制作方法
CN1884405A (zh) * 2006-05-30 2006-12-27 武汉理工大学 一种高温热障与烧蚀复合涂层材料及其应用
EP1980648A1 (en) * 2006-01-30 2008-10-15 Sanden Corporation Slide member
CN101863126A (zh) * 2010-06-05 2010-10-20 零八一电子集团四川天源机械有限公司 碳纤维增强环氧树脂基复合材料波导的加工方法
US20110038124A1 (en) * 2008-04-21 2011-02-17 Honeywell International Inc. Thermal interconnect and interface materials, methods of production and uses thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056266A (zh) * 1990-05-08 1991-11-20 杨德庆 非金属材料表面热喷涂工艺
CN1854340A (zh) * 2005-04-19 2006-11-01 日本阿斯泰克有限公司 耐热、耐腐蚀性复合衬里及其制作方法
EP1980648A1 (en) * 2006-01-30 2008-10-15 Sanden Corporation Slide member
CN1884405A (zh) * 2006-05-30 2006-12-27 武汉理工大学 一种高温热障与烧蚀复合涂层材料及其应用
US20110038124A1 (en) * 2008-04-21 2011-02-17 Honeywell International Inc. Thermal interconnect and interface materials, methods of production and uses thereof
CN101863126A (zh) * 2010-06-05 2010-10-20 零八一电子集团四川天源机械有限公司 碳纤维增强环氧树脂基复合材料波导的加工方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109252130A (zh) * 2018-10-29 2019-01-22 天津大学 一种金属合金或陶瓷与塑料的连接方法
CN110158012A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种橡胶表面金属化的方法
CN110158012B (zh) * 2019-05-21 2021-08-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种橡胶表面金属化的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108060384B (zh) 一种双陶瓷层热障涂层体系及其复合制备工艺
CN102828137B (zh) 一种高温合金表面纳米复合涂层及其制备方法
CN101748404B (zh) 具有微孔过渡层的涂层结构的制备方法
CN102352509B (zh) 一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法
CN107190260B (zh) 一种耐蚀隔热涂层体系及其制备方法
CN103469197B (zh) 在硬基板上通过激光辅助冷喷涂获得硬质颗粒涂层的方法
CN105648296B (zh) 一种含Re的抗高温碳化钨基金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备工艺
CN105132908A (zh) 燃气轮机叶片热障涂层粘结层及其制备方法
CN101698364B (zh) 一种热障涂层及其制备工艺
CN109576628A (zh) 连铸结晶器长边铜板复合涂层的制备方法
CN109440046B (zh) 一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层及其制备方法
CN104775087B (zh) 一种金属复合陶瓷热障涂层的制备方法
CN106191853A (zh) 一种热作模具钢的耐磨减摩金属陶瓷复合涂层工艺
CN113151768B (zh) 一种喷气式发动机叶片用热障涂层及其制备方法
CN105198501A (zh) 一种碳/碳复合材料表面金属钨梯度涂层的制备方法
CN111962028A (zh) 一种eb-pvd/aps复合结构双陶瓷层热障涂层及其制备方法
CN110592523A (zh) 一种提高热喷涂涂层与金属基材结合强度的方法
CN109440049B (zh) 一种电弧喷涂与激光重熔复合制备非晶铝涂层的方法
CN108677064A (zh) 一种高寿命高温合金航空发动机叶片及制造方法
CN113529065B (zh) 一种基于冷喷涂高速沉积增材制造技术制备金属铱涂层的方法及装置
CN103774082A (zh) 热障涂层的制备方法
CN104611662A (zh) 部分合金化的氧化锆粉末
CN102174687A (zh) 一种提高碳布/酚醛树脂抗高温烧蚀性能的方法
CN102127729B (zh) 一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法
CN104498858A (zh) 一种纳米陶瓷热障涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110907