CN103804031B - 碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层及其制备方法。该多层复合涂层设于碳基材料基体表面，包括由下至上依次布设的Re过渡层、Ir涂层和Ir-Al涂层。制备方法包括将碳基材料处理得到碳基材料基体，然后沉积Re过渡层，接着采用熔盐电镀法在Re过渡层上制备Ir涂层，再经固体粉末渗铝处理，得到碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层。本发明的多层复合涂层抗氧扩散性好、抗氧化性强、可实现碳基材料高温抗氧化防护，制备方法工艺简单、沉积速度快、对基体形状适应性强且能够使涂层厚度均匀。
Description
技术领域
本发明涉及表面涂层技术领域，具体涉及一种碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层及其制备方法。
背景技术
碳基材料如石墨、碳/碳复合材料等具有低的密度和热膨胀系数、高的热导率和化学稳定性，且其强度随温度升高不降反升，是很有前景的高温热结构材料，因而在航空、航天、核能及其他工业领域受到极大瞩目。然而碳在较高温度下（400℃以上）极易与氧化性气体发生化学反应，使其力学性能明显下降，极大限制了其作为高温结构材料在高温氧化性环境中的广泛应用。因此，碳基材料的高温抗氧化防护是实现其实际应用的关键。
涂覆抗氧化涂层被认为是解决碳基材料高温氧化防护的有效手段。由于目前尚未找到可以彻底保护碳基材料免受高温氧化的单一涂层材料，多层复合涂层成为了人们的研究热点和重点。由于SiC与碳基材料良好的物理和化学兼容性，一般被用作过渡层，然后再在其上进一步施加其他保护层，如MoSi2、Si3N4、HfSi2、WSi2等，这些材料可以在高温下氧化形成氧渗透率极低的SiO2玻璃相，并且依靠其在高温下的流动性，封填涂层中的裂纹和孔洞，达到长时间保护碳基体的效果。然而，SiO2的上限使用温度不超过1700℃，因此这类涂层保护的碳基材料最高使用温度一般不超过1800℃。
为了提高碳基材料的使用温度，需要选择具有更高使用温度的氧扩散阻挡材料及抗氧化材料。金属铱（Ir）具有高熔点（2440℃）、优异的化学稳定性、已知材料中最低的氧渗透率，十分适合作为高温氧化性环境中使用的氧扩散阻挡层。然而，Ir和碳在高温下不反应，且碳在Ir中的固溶度很低，因此Ir涂层在碳基材料上仅为较弱的机械结合，二者间热膨胀系数的差异还会导致碳基材料上Ir涂层的开裂甚至剥落，因此，需要在Ir涂层及碳基材料间添加粘结层以增强其结合强度。Zhu等人采用化学气相沉积铼（Re）涂层作为Ir涂层和碳基材料间的过渡层，显著增加了涂层的结合强度，并部分缓解了热应力，表明了难熔金属Re和Ir及碳基材料间具有良好的物理和化学兼容性[Zhu L. et al., Rhenium used as an interlayer between carbon-carbon composites and iridium coating: adhesion and wettability. Surface and Coatings Technology. 2013; DOI: 10.1016/j.surfcoat.2013.07.013]。
此外，纯Ir在高温氧化性环境中不断氧化形成挥发性氧化物IrO2和IrO3，而非保护性氧化膜，抗氧化性略差，因此，需要在其上涂覆抗氧化层，该层能够在氧化时显著降低Ir涂层的挥发损失，提高其抗氧化性。Fortini等人采用等离子喷涂工艺在Ir涂层上制备了致密的HfO2层，该层一方面起到热障层的作用，降低了Ir涂层表面的温度，另一方面阻挡了Ir涂层和氧的直接接触，降低了其氧化挥发速率，显著提高了Ir涂层的使用温度和寿命[Fortini A.J. and Tuffias R.H., Advanced materials for chemical propulsion: oxide-iridium/rhenium combustion chambers. in: 35th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA, Los Angeles, 1999, 1-11]。该结构的缺点是一旦HfO2层发生剥落，Ir涂层将出现局部过热，进而导致Ir涂层快速失效。较为理想的抗氧化外层应该具有“自愈合”功能，即在高温氧化性环境中可以不断氧化产生致密的氧化物外层，即使涂层表面出现裂纹、孔洞等缺陷，也能迅速被氧化产生的氧化物层填补和覆盖。研究人员对Ir-Hf、Ir-Zr、Ir-La及Ir-Al合金进行了研究，结果表明，Ir-Al合金涂层显示出最优异的抗氧化性，该合金在1600℃时的抗氧化性比纯Ir高两个数量级[Lee K. and Worrell W., The oxidation of iridium-aluminum and iridium-hafnium intermetallics at temperatures above 1550℃. Oxidation of Metals. 1989; 32: 357-369][Cong X., Chen Z., Wu W., Chen Z., Edmond Boafo F., Co-deposition of Ir-containing Zr coating by double glow plasma. Acta Astronautica. 2012; 79: 88-95][Clift W.M., McCarty K.F., Boehme D.R., Deposition and analysis of Ir-Al coatings for oxidation protection of carbon materials at high temperatures. Surface and Coatings Technology. 1990; 42: 29-40]。Lee和Worrell的研究表明，对于Ir-Al合金来说，形成连续Al2O3层所需的Al含量须高于55at.%，即富Al的Ir-Al金属间化合物最适合作为抗氧化涂层材料[Lee K. and Worrell W., The oxidation of iridium-aluminum and iridium-hafnium intermetallics at temperatures above 1550℃. Oxidation of Metals. 1989; 32: 357-369]。Anderson和Richards通过先后交替溅射Al和Ir层并热处理的方法获得了Ir-Al涂层[Anderson D.R., et al., Analysis of iridium-aluminum thin films by x-ray photoelectron spectroscopy and Rutherford backscattering spectroscopy. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 1990; 8: 2251-2254] [Richards M.R., Process development for IrAl coated SiC-C functionally graded material for the oxidation protection graphite, in: University of Washington, Seattle, 1996, pp. 292]。Clift采用分离靶材（两个Al靶和一个Ir靶）同时溅射沉积Ir和Al，在石墨表面制备了富Al的Ir-Al涂层[Clift W.M., et al., Deposition and analysis of Ir-Al coatings for oxidation protection of carbon materials at high temperatures. Surface and Coatings Technology. 1990; 42: 29-40]。Wen等提出了在Re基体表面制备单层IrAl涂层的方法，该方法由两步组成，即首先化学气相沉积Ir涂层，然后固渗Al[闻名等. 铱铝高温抗氧化涂层的制备方法. 公开号: CN 101497998A]。但是，上述研究大都关注于单一涂层的制备和应用，未能集合各个涂层的优势，而且涂层制备方法复杂、耗时，有些方法不便于在复杂形状的构件上制备均匀涂层。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种物理和化学兼容性好、抗氧扩散性好、抗氧化性强、可实现碳基材料高温抗氧化防护的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，还提供一种工艺简单、沉积速度快、对基体形状适应性强且能够使涂层厚度均匀的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，所述多层复合涂层设于碳基材料基体表面，所述多层复合涂层包括由下至上依次布设的Re过渡层、Ir涂层和Ir-Al涂层。
上述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层中，优选的，所述Ir-Al涂层为单层IrAl涂层，或者为IrAl涂层与IrAl2.7-IrAl3混合涂层构成的双层涂层。
上述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层中，优选的，所述Re过渡层的厚度为10μm～200μm；所述Ir涂层的厚度为10μm～100μm；所述Ir-Al涂层的厚度为1μm～60μm。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将碳基材料进行抛光、超声清洗、干燥和高温真空热处理，得到碳基材料基体；
（2）在碳基材料基体表面沉积Re过渡层；
（3）将沉积有Re过渡层的碳基材料基体作为阴极，石墨或铱作为阳极，置于含Ir离子的熔盐中进行熔盐电镀，在Re过渡层上制备Ir涂层；
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理，在Ir涂层上制备Ir-Al涂层，得到碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层。
上述的制备方法中，优选的，所述固体粉末渗铝处理中，渗铝剂按质量分数计由1%～10%的铝粉、80%～98%的氧化铝粉和1%～10%的氯化铵粉组成。
上述的制备方法中，优选的，所述固体粉末渗铝处理的工艺条件为：固渗温度500℃～900℃，保温时间0.5h～5h。
上述的制备方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述Re过渡层的沉积采用化学气相沉积法，所述化学气相沉积法是将ReCl5输运至已被加热至沉积温度的碳基材料基体表面发生热分解而沉积下来，形成Re过渡层，其中，所述ReCl5是采用氯气和高纯Re粉经原位氯化制备得到；所述化学气相沉积法的工艺条件为：氯气流量30mL/min～120mL/min，氯化温度600℃～800℃，氩气流量200mL/min～1000mL/min，沉积温度1000℃～1300℃，系统总压10kPa～90kPa，沉积时间20min～180min。
上述的制备方法中，优选的，所述步骤（3）中，所述含Ir离子的熔盐是采用在NaCl-KCl-CsCl熔盐中添加IrCl3得到，所述Ir离子的质量占所述NaCl-KCl-CsCl熔盐质量的1%～10%，所述NaCl-KCl-CsCl熔盐中，按质量百分比计，NaCl为10%～30%，KCl为10%～30%，CsCl为40%～80%。
上述的制备方法中，更优选的，所述步骤（3）中，所述熔盐电镀的工艺条件为：熔盐温度500℃～700℃，阴极电流密度5mA/cm2～80mA/cm2，保护气为空气或惰性气体，电镀时间1h～4h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层是多层结构涂层，结合了Ir-Al涂层的抗氧化性、Ir涂层的抗氧扩散性以及Re过渡层与碳基材料、Ir涂层之间的物理和化学兼容性，使其协同增效，得到了具有更好的物理和化学兼容性、更杰出的抗氧扩散性和更优异的抗氧化性的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，解决了碳基材料在高温条件下长时间氧化防护的问题。
（2）本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的抗氧化层（即Ir-Al涂层）采用固渗工艺制备，该工艺具有设备简单，操作方便，沉积效果好等优点，可以通过改变固渗工艺于一次沉积过程中获得单层及双层结构的Ir-Al涂层。
（3）本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法具有工艺简单、沉积速度快的特点，其中化学气相沉积法制备Re过渡层的沉积速度可达20μm/h～80μm/h，熔盐电镀法制备Ir涂层（即氧扩散阻挡层）的沉积速度达10μm/h～50μm/h，固渗法制备Ir-Al涂层（即抗氧化层）的速度达5μm/h～30μm/h。
（4）本发明的制备方法是几种涂层制备工艺的优化结合，对沉积基体的形状适应性强，可在复杂形状基体表面获得厚度均匀的沉积层，其中化学气相沉积工艺的渗透性强，易于深入构件沟槽、孔洞等部位；熔盐电镀工艺可采用象形阳极改善电场分布均匀性，从而提高复杂形状阴极表面涂层的均匀性；固渗工艺完全不受基体形状限制。
附图说明
图1为本发明实施例1中碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的截面SEM照片（背散射模式）。
图2为本发明实施例1中不同固渗温度下制备得到的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的XRD图谱。
图3为本发明实施例1中不同固渗温度下制备得到的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的SEM照片。
图4为本发明实施例1中不同固渗温度下制备得到的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的截面SEM照片（背散射模式）。
图例说明：
1、碳基材料基体；2、Re过渡层；3、Ir涂层；4、IrAl涂层；5、IrAl2.7-IrAl3混合涂层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，如图1所示，该多层复合涂层设于碳基材料基体1表面，碳基材料基体1具体为石墨基体，该多层复合涂层包括由下至上依次布设的Re过渡层2、Ir涂层3和Ir-Al涂层，其中Ir-Al涂层为IrAl涂层4（下）和IrAl2.7-IrAl3混合涂层5（上）构成的双层涂层；Re过渡层2的厚度为20μm，Ir涂层3的厚度为13μm，Ir-Al涂层的厚度为22μm。
一种上述本实施例的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）碳基材料为石墨，首先将石墨用金相砂纸抛光，然后在丙酮中超声清洗，干燥，最后在真空炉中（真空度优于3×10-3Pa）1500℃下高温真空热处理1小时，得到石墨基体。
（2）采用化学气相沉积法在石墨基体表面沉积Re过渡层2：首先采用氯气和高纯Re粉（纯度99.999%）进行原位氯化，制备先驱体ReCl5；然后将先驱体ReCl5随载气氩气输送至已被加热的石墨基体表面进行热分解反应，在石墨基体表面沉积得到Re过渡层2，其中化学气相沉积法的工艺条件为：氯气流量90mL/min，氯化温度730℃，氩气流量500mL/min，沉积温度1130℃，系统总压20kPa，沉积时间60min。
（3）采用熔盐电镀法在上述Re过渡层2上制备Ir涂层3：以带有Re过渡层2的石墨基体作为阴极，铱作为阳极，置于含Ir离子的电解质熔盐中，保温15min后，开启熔盐电镀，在Re过渡层2上制备得到Ir涂层3，其中，含Ir离子的电解质熔盐是通过直接在NaCl-KCl-CsCl熔盐中添加IrCl3盐的方式获得，Ir离子含量占NaCl-KCl-CsCl熔盐质量的3.2wt.%，NaCl-KCl-CsCl熔盐的各组分以质量百分比计，分别是NaCl为16.2wt.%，KCl为20.6wt.%，CsCl为63.2wt.%，熔盐电镀法的工艺条件为：熔盐温度580℃，阴极电流密度15mA/cm2，保护气为Ar气，电镀时间2h。
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理（固渗处理），在Ir涂层3上制备Ir-Al涂层：将带有Re过渡层2和Ir涂层3的石墨基体清洗、烘干后，埋入装有渗铝剂的容器中，渗铝剂按质量分数计由2%的铝粉、96%的氧化铝粉和2%的氯化铵粉组成，将容器置于通有Ar气保护气体的电炉中，进行粉末固渗铝处理，固渗温度为800℃，保温时间1h，在Ir涂层3上制备得到Ir-Al涂层，Ir-Al涂层是IrAl涂层4（下）与IrAl2.7-IrAl3混合涂层5（上）构成的双层涂层，得到石墨表面高温抗氧化多层复合涂层。
本实施例中高温抗氧化多层复合涂层制备时，Re过渡层2的沉积速率为20μm/h，Ir涂层3的沉积速率为15μm/h（由于固渗铝时Ir参与反应有消耗，故Ir涂层最终厚度小于其沉积速率×沉积时间的值），Ir-Al涂层的沉积速率为22μm/h。
平行实验1：与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：固渗温度为600℃。
平行实验2：与实施例1的制备步骤基本相同，区别仅在于：固渗温度为700℃。
图2为不同固渗温度下制得的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的XRD图谱，由图可知，改变固渗温度可以在Ir涂层3表面获得单层IrAl涂层4或IrAl涂层4与IrAl2.7-IrAl3混合涂层5构成的双层涂层，当固渗温度为600℃时，Ir-Al涂层为单层IrAl涂层4，当固渗温度为700℃和800℃时，Ir-Al涂层为IrAl涂层4与IrAl2.7-IrAl3混合涂层5构成的双层涂层。
图3为不同固渗温度下制得的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的SEM照片，由图可知，固渗后涂层形貌发生了显著变化，固渗温度越高，涂层表面形貌变化越大，涂层的表面粗糙度也越大。
图4为不同固渗温度下制备得到的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的截面SEM照片（背散射模式），由图可知，改变固渗温度可以影响Ir涂层表面Ir-Al涂层的组成，较低温度固渗时，Ir-Al涂层由单层IrAl涂层4组成，固渗温度较高时，Ir-Al涂层由IrAl涂层4与IrAl2.7-IrAl3混合涂层5双层结构构成，其中IrAl涂层4为双层涂层的内层，IrAl2.7-IrAl3混合涂层5为双层涂层的外层。
图2～图4中，对固渗前试样的测试仅作为一个参照对比。
实施例2
一种本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，该多层复合涂层设于碳基材料基体1表面，碳基材料基体1具体为石墨基体，该多层复合涂层包括由下至上依次布设的Re过渡层2、Ir涂层3和Ir-Al涂层，其中Ir-Al涂层是单层IrAl涂层4；Re过渡层2的厚度为200μm，Ir涂层3的厚度为6μm，Ir-Al涂层的厚度为5μm。
一种上述碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）碳基材料为石墨，首先将石墨用金相砂纸抛光，然后在丙酮中超声清洗，干燥，最后在真空炉中（真空度优于3×10-3Pa）1500℃下高温真空热处理1小时，得石墨基体。
（2）采用化学气相沉积法在石墨基体表面沉积Re过渡层2：首先采用氯气和高纯Re粉（纯度99.999%）进行原位氯化，制备先驱体ReCl5；然后将先驱体ReCl5随载气氩气输送至已被加热的石墨基体表面进行热分解反应，在石墨基体表面沉积得到Re过渡层2，其中化学气相沉积法的工艺条件为：氯气流量120mL/min，氯化温度750℃，氩气流量800mL/min，沉积温度1200℃，系统总压30kPa，沉积时间180min。
（3）采用熔盐电镀法在上述Re过渡层2上制备Ir涂层3：以带有Re过渡层2的石墨基体作为阴极，铱作为阳极，置于含Ir离子的电解质熔盐中，保温20min，开启熔盐电镀，在Re过渡层2上制备得到Ir涂层3，其中，含Ir离子的电解质熔盐是通过直接在NaCl-KCl-CsCl熔盐中添加IrCl3盐的方式获得，Ir离子含量占NaCl-KCl-CsCl熔盐质量的1wt.%，NaCl-KCl-CsCl熔盐的各组分以质量百分比计，分别是NaCl为28wt.%，KCl为30wt.%，CsCl为42wt.%，熔盐电镀法的工艺条件为：熔盐温度640℃，阴极电流密度10mA/cm2，保护气为Ar气，电镀时间1h。
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理，在Ir涂层3上制备Ir-Al涂层：将带有Re过渡层2和Ir涂层3的石墨基体清洗、烘干后，埋入装有渗剂的容器中，渗铝剂按质量分数计由4%的铝粉、95%的氧化铝粉和1%的氯化铵粉组成，将容器置于通有Ar气保护气体的电炉中，进行粉末固渗铝处理，固渗温度为600℃，保温时间1h，在Ir涂层3上制备得到Ir-Al涂层，Ir-Al涂层是单层IrAl涂层4，得到石墨表面高温抗氧化多层复合涂层。
本实施例中高温抗氧化多层复合涂层制备时，Re过渡层2的沉积速率为66μm/h，Ir涂层3的沉积速率为10μm/h，Ir-Al涂层的沉积速率为5μm/h。
实施例3
一种本发明的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，该多层复合涂层设于碳基材料基体1表面，碳基材料基体1具体为碳/碳复合材料基体，该多层复合涂层包括由下至上依次布设的Re过渡层2、Ir涂层3、Ir-Al涂层，其中Ir-Al涂层为IrAl涂层4和IrAl2.7-IrAl3混合涂层5构成的双层涂层；Re过渡层2的厚度为60μm，Ir涂层3的厚度为92μm，Ir-Al涂层的厚度为10μm。
一种上述碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）碳基材料为碳/碳复合材料，首先将碳/碳复合材料用金相砂纸抛光，然后在丙酮中超声清洗，干燥，最后在真空炉中（真空度优于3×10-3Pa）1500℃下高温真空热处理1小时，得碳/碳复合材料基体。
（2）采用化学气相沉积法在碳/碳复合材料基体表面沉积Re过渡层2：首先采用氯气和高纯Re粉（纯度99.999%）进行原位氯化，制备先驱体ReCl5；然后将先驱体ReCl5随载气氩气输送至已被加热的碳/碳复合材料基体表面进行热分解反应，在碳/碳复合材料基体表面沉积得到Re过渡层2，其中化学气相沉积法的工艺条件为：氯气流量60mL/min，氯化温度680℃，氩气流量400mL/min，沉积温度1150℃，系统总压70kPa，沉积时间90min。
（3）采用熔盐电镀法在上述Re过渡层2上制备Ir涂层3：以带有Re过渡层2的碳/碳复合材料基体作为阴极，石墨为阳极，置于含Ir离子的电解质熔盐中，保温30min，开启熔盐电镀，在Re过渡层2上制备得到Ir涂层3，其中，含Ir离子的电解质熔盐是通过直接在NaCl-KCl-CsCl熔盐中添加IrCl3盐的方式获得，Ir离子含量占NaCl-KCl-CsCl熔盐质量的10wt.%，NaCl-KCl-CsCl熔盐的各组分以质量百分比计，分别是NaCl为20wt.%，KCl为20wt.%，CsCl为60wt.%，熔盐电镀法的工艺条件为：熔盐温度520℃，阴极电流密度25mA/cm2，保护气为Ar气，电镀时间4h。
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理，在Ir涂层3上制备Ir-Al涂层，包括以下步骤：将带有Re过渡层2和Ir涂层3的碳/碳复合材料基体清洗、烘干后，埋入装有渗铝剂的容器中，渗铝剂按质量分数计由10%的铝粉、86%的氧化铝粉和4%的氯化铵粉组成，将容器置于通有Ar气保护气体的电炉中，进行粉末固渗铝处理，固渗温度为750℃，保温时间0.5h，在Ir涂层3上制备得到Ir-Al涂层，Ir-Al涂层是IrAl涂层4（下）与IrAl2.7-IrAl3混合涂层5（上）构成的双层涂层，得到碳/碳复合材料表面高温抗氧化多层复合涂层。
本实施例中高温抗氧化多层复合涂层制备时，Re过渡层2的沉积速率为40μm/h，Ir涂层3的沉积速率为25μm/h，Ir-Al涂层的沉积速率为20μm/h。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层，其特征在于，所述多层复合涂层设于碳基材料基体表面，所述多层复合涂层包括由下至上依次布设的Re过渡层、Ir涂层和Ir-Al涂层；
所述Ir-Al涂层为IrAl涂层与IrAl2.7-IrAl3混合涂层构成的双层涂层；
所述Re过渡层的厚度为10μm～200μm；所述Ir涂层的厚度为10μm～100μm；所述Ir-Al涂层的厚度为1μm～60μm；
所述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将碳基材料进行抛光、超声清洗、干燥和高温真空热处理，得到碳基材料基体；
（2）在碳基材料基体表面沉积Re过渡层；
（3）将沉积有Re过渡层的碳基材料基体作为阴极，石墨或铱作为阳极，置于含Ir离子的熔盐中进行熔盐电镀，在Re过渡层上制备Ir涂层；
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理，在Ir涂层上制备Ir-Al涂层，得到碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层；
所述固体粉末渗铝处理中，渗铝剂按质量分数计由1%～10%的铝粉、80%～98%的氧化铝粉和1%～10%的氯化铵粉组成；
所述固体粉末渗铝处理的工艺条件为：固渗温度700℃～900℃，保温时间0.5h～5h。
2.一种如权利要求1所述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将碳基材料进行抛光、超声清洗、干燥和高温真空热处理，得到碳基材料基体；
（2）在碳基材料基体表面沉积Re过渡层；
（3）将沉积有Re过渡层的碳基材料基体作为阴极，石墨或铱作为阳极，置于含Ir离子的熔盐中进行熔盐电镀，在Re过渡层上制备Ir涂层；
（4）将步骤（3）所得试样进行固体粉末渗铝处理，在Ir涂层上制备Ir-Al涂层，得到碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层；
所述固体粉末渗铝处理中，渗铝剂按质量分数计由1%～10%的铝粉、80%～98%的氧化铝粉和1%～10%的氯化铵粉组成；
所述固体粉末渗铝处理的工艺条件为：固渗温度700℃～900℃，保温时间0.5h～5h。
3.根据权利要求2所述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述Re过渡层的沉积采用化学气相沉积法，所述化学气相沉积法是将ReCl5输运至已被加热至沉积温度的碳基材料基体表面发生热分解而沉积下来，形成Re过渡层，其中，所述ReCl5是采用氯气和高纯Re粉经原位氯化制备得到；所述化学气相沉积法的工艺条件为：氯气流量30mL/min～120mL/min，氯化温度600℃～800℃，氩气流量200mL/min～1000mL/min，沉积温度1000℃～1300℃，系统总压10kPa～90kPa，沉积时间20min～180min。
4.根据权利要求2或3所述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述含Ir离子的熔盐是采用在NaCl-KCl-CsCl熔盐中添加IrCl3得到，所述Ir离子的质量占所述NaCl-KCl-CsCl熔盐质量的1%～10%，所述NaCl-KCl-CsCl熔盐中，按质量百分比计，NaCl为10%～30%，KCl为10%～30%，CsCl为40%～80%。
5.根据权利要求2或3所述的碳基材料表面高温抗氧化多层复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述熔盐电镀的工艺条件为：熔盐温度500℃～700℃，阴极电流密度5mA/cm2～80mA/cm2，保护气为空气或惰性气体，电镀时间1h～4h。
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