CN106977235A - 一种在碳材料表面制备Si‑SiC抗氧化涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在碳材料表面制备Si‑SiC抗氧化涂层的方法，属于材料技术领域，按以下步骤进行：（1）将高密度石墨块打磨抛光并洗涤烘干，获得石墨基体；（2）将SiC、酚醛树脂和无水乙醇混合搅拌均匀，超声分散；（3）将石墨基体置于料浆浸渍，自然风干再置于100~150℃烘箱中固化，形成预涂层；（4）置于管式炉中，在氮气气氛条件下700~900℃保温裂解；（5）将硅块和裂解后试样置于石墨坩埚并通过石墨板隔开；（6）抽真空升温至1650~1850℃进行气相渗硅，随炉冷却。本发明首次采用料浆浸涂结合气相硅浸渗制备Si‑SiC抗氧化涂层，易操作、成本低、涂层厚度可控制，制备周期短；过渡层可增加涂层的抗热震性能。

Description

一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法。
背景技术
碳材料（石墨材料、C/C复合材料）具有优异的耐高温性（强度随温度升高而增强）、热膨胀系数小、导电导热性、化学稳定性、抗热震性等特性，因此在冶金、机械、化工、建材、电气、电子、航空航天及核工业中得到广泛应用。
然而，碳材料的诸多优异特性只有在惰性气氛下才能够保持，在高于400℃空气环境下的氧化问题极大地限制了其应用范围，而且温度越高碳材料的氧化越快。当碳材料的氧化失重率达到2%-5%时，它的力学性能会下降40%-50%，因此解决碳材料的氧化问题是其作为高温结构材料的关键。
抗氧化涂层技术是解决碳材料高温氧化问题的有效方法，在众多抗氧化涂层中SiC类涂层热膨胀系数较小，而且与碳材料之间具有较好的物理化学相容性。同时，SiC在高温下氧化后生成的SiO2具有较低的氧扩散系数，可有效的防止碳材料的氧化。
目前，SiC涂层的制备方法主要有包埋法、化学气相沉积法、化学气相反应法（CVR）和料浆涂刷法等，这些方法制备的涂层都可以有效的防止碳材料的氧化，但是仍然存在一些不足。文献“Hu M, Li K, Li H, et al. Influence of β-SiC on themicrostructures and thermal properties of SiC coatings for C/C composites[J].Surface and Coatings Technology, 2016, 304: 188-194.”报道了一种采用包埋法制备的涂层，该涂层具有较好的抗热震性能，但是涂层中存在裂纹及孔洞等缺陷使涂层的抗氧化性能受到限制。文献“Huang D, Zhang M, Huang Q, et al. Preparation of a doublelayer SiC coating and its oxidation resistance at 1773K[J]. CorrosionScience, 2014, 87: 134-140”报道了一种采用CVR结合CVD的方法制备SiC涂层，由CVR法制备的涂层中存在裂纹与微孔，这些缺陷会为氧气进入涂层提供通道从而氧化基体，降低涂层的抗氧化性能。料浆涂刷法制备的涂层与碳基体间具有较好的结合力，抗热震性能较好，但是在制备过程中很难获得致密的结构，抗氧化性能较差。化学气相沉积法制备涂层的技术比较成熟，但成本较高，制备周期长，效率较低，而且涂层与基体之间结合力较弱，抗热震性能较差。
专利CN 103030427 A报道了一种碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法，该专利先在碳基体表面采用富硅浆料浸渍法引入富硅层，然后在富硅层表面采用化学气相沉积法形成一层沉积碳，碳源为烷烃或烯烃；最后在真空或者惰性气体保护下进行烧结，烧结温度1200℃~2000℃。该专利中富硅料浆原料为热固性树脂、糖类、聚乙烯醇、沥青、甲基纤维素、200目硅粉，原料繁多制备富硅料浆复杂，同时采用CVD法在富硅层表面沉积碳，然后进行烧结，周期较长，效率较低。
专利CN 106083192 A报道了一种具有SiC涂层的石墨材料及其制备方法，该专利首先采用气相渗硅烧结的方法在石墨表面形成初级碳化硅层，然后再在初级碳化硅上边化学气相沉积次级碳化硅。该方法可解决CVD法制备碳化硅涂层抗热震性能差的问题，但是制备过程比较繁琐，周期较长。
发明内容
针对现有碳材料表面制备抗氧化涂层技术存在的上述缺陷，本发明提供一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，通过配制料浆并浸渍基体获得预涂层后，进行气相渗硅的方法，在降低成本、简化工艺的同时，获得涂层厚度可控、制备周期短、效率高、抗氧化能力强的涂层。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将密度为1.72~1.83g/cm3的石墨块打磨抛光后用无水乙醇洗涤干净，然后烘干，获得石墨基体；
2、将SiC、酚醛树脂和无水乙醇混合搅拌均匀，然后经超声分散的方式形成均匀的料浆；SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的35~45%，酚醛树脂占全部物料总重量的10~15%，其余为无水乙醇；
3、将石墨基体置于料浆浸渍至少3次然后取出，每次浸渍的时间为3~5s，每次浸渍后自然风干再置于100~150℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间至少1小时，相邻两次浸渍之间的固化时间至少15分钟；
4、将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至700~900℃保温裂解0.5~2h，升温过程中控制升温速率为2~5℃/min，获得裂解后试样；
5、将硅块置于小石墨坩埚内，用带有通孔的石墨板盖住石墨坩埚，然后将盖有石墨板的小石墨坩埚置于大石墨坩埚内，将裂解后试样放置在石墨板上，通过石墨板将裂解后试样和硅块隔开；
6、在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1650~1850℃，保温0.5~2h，硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层。
上述的酚醛树脂残碳量的质量百分数≥40%。
上述步骤1中的烘干是指放入烘箱中120±5℃烘干1~3小时。
上述的SiC为小颗粒SiC或大颗粒SiC，或者为小颗粒SiC和大颗粒SiC的混合物；其中小颗粒SiC的粒度为0.5μm，大颗粒SiC的粒度为10μm。
上述的步骤4中，氮气气氛是选用纯度≥99%的氮气作为保护气体，控制氮气在管式炉内保持流通。
上述的步骤5中，硅块含Si的质量百分数≥99.4%。
上述述步骤6中，升温速率为5±0.5℃/min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、首次采用料浆浸涂结合气相硅浸渗制备Si-SiC抗氧化涂层，与现有碳材料表面SiC抗氧化涂层相比，该方法具备料浆涂刷法易操作、成本低、涂层厚度可控制和周期短等特点；经过气相硅浸渗后的涂层十分致密，涂层与碳基体界面之间具有过渡结构，过渡层可增加涂层的抗热震性能；
2、制备的Si-SiC抗氧化涂层，对设备要求低，且抗氧化性能良好；表现出了较好的高温（1500℃）及中温（1000℃）的抗氧化性能；同时该涂层具有较好的抗热震性能，在1000℃—室温热震循环67次后样品无失重。
附图说明
图1为本发明实施例1中预涂层的XRD图；
图2为本发明实施例1中Si-SiC抗氧化涂层进行抗氧化试验前后的XRD对比图；
图3为本发明实施例1中预涂层表面SEM图；
图4为本发明实施例1中预涂层截面SEM图；
图5为本发明实施例1中Si-SiC抗氧化涂层表面SEM图；
图6为本发明实施例1中Si-SiC抗氧化涂层截面SEM图；
图7为本发明实施例1中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃氧化48h后表面SEM图；
图8为本发明实施例1中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃氧化48h后截面SEM图；
图9为本发明实施例2中Si-SiC抗氧化涂层截面SEM图；
图10为本发明实施例2中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃氧化200h后截面SEM图；
图11为本发明实施例3中Si-SiC抗氧化涂层截面SEM图；
图12为本发明实施例3中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃氧化200h后截面SEM图；
图13为本发明实施例4中Si-SiC抗氧化涂层表面SEM图；
图14为本发明实施例4中Si-SiC抗氧化涂层截面SEM图；
图15为本发明实施例4中Si-SiC抗氧化涂层在1200℃空气条件下氧化16h后表面SEM图；
图16为本发明实施例4中Si-SiC抗氧化涂层在1200℃空气条件下氧化16h后截面SEM图；
图17为本发明实施例5中Si-SiC抗氧化涂层截面SEM图；
图18为本发明实施例5中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃空气条件下氧化200h后表面SEM图；
图19为本发明实施例5中Si-SiC抗氧化涂层在1500℃空气条件下氧化200h后截面SEM图；
图20为本发明实施例5中Si-SiC抗氧化涂层在1000℃空气条件下氧化468h后截面SEM图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的石墨基体为高强石墨材料，密度为1.72~1.83 g/cm3，试验时试样尺寸为10×10×5 mm3。
本发明实施例中选用的超声设备为上海科导超声仪器有限公司，SK3300H超声波清理器，工作频率为53kHz。
本发明实施例中管式炉出气口的氮气流量为50~100ml/min。
本发明实施例中获得的厚度150~450μm。
本发明实施例中选用的X射线衍射设备为SmartLab多晶X射线衍射仪；选用的电镜扫描设备为JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜。
本发明实施例中打磨抛光是采用400号砂纸进行打磨，然后用800号砂纸进行抛光。
实施例1
将密度为1.72g/cm3的石墨块打磨抛光后用无水乙醇洗涤干净，然后烘干，获得石墨基体；烘干是指放入烘箱中120±5℃烘干1小时；
将SiC、酚醛树脂和无水乙醇混合搅拌均匀，然后经超声分散的方式形成均匀的料浆；SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的35%，酚醛树脂占全部物料总重量的10%，其余为无水乙醇；其中酚醛树脂残碳量的质量百分数≥40%，SiC为小颗粒SiC和大颗粒SiC按质量比为3:7的混合物；小颗粒SiC的粒度为0.5μm，大颗粒SiC的粒度为10μm；
将石墨基体置于料浆浸渍6次然后取出，每次浸渍的时间为3s，每次浸渍后自然风干再置于100℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间2小时，相邻两次浸渍之间的固化时间30分钟；
将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至900℃保温裂解0.5h，升温过程中控制升温速率为5℃/min，获得裂解后试样；其中氮气气氛是选用纯度≥99%的氮气作为保护气体，控制氮气在管式炉内保持流通；
将硅块置于小石墨坩埚内，用带有通孔的石墨板盖住石墨坩埚，然后将盖有石墨板的小石墨坩埚置于大石墨坩埚内，将裂解后试样放置在石墨板上，通过石墨板将裂解后试样和硅块隔开；硅块含Si的质量百分数≥99.4%；
在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1800℃，保温2h，其中升温速率为5±0.5℃/min；硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层；
Si-SiC抗氧化涂层厚度280μm，在1500℃空气条件下氧化48小时后试样增重0.19 %，1000℃氧化468小时后试样增重量为0.06%，在1000℃—室温热震循环67次后样品无失重；
上述的预涂层的XRD如图1所示；Si-SiC抗氧化涂层进行抗氧化试验前后的XRD对比结果如图2所示，其中上方曲线为抗氧化试验后，下方曲线为抗氧化试验前；预涂层表面SEM如图3所示，截面SEM如图4所示；Si-SiC抗氧化涂层表面SEM如图5所示，截面SEM如图6所示；Si-SiC抗氧化涂层在1500℃氧化48h后表面SEM如图7所示，截面SEM如图8所示。
实施例2
方法同实施例 1，不同点在于：
（1）石墨块密度为1.83g/cm3；烘干2小时；
（2）SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的45%，酚醛树脂占全部物料总重量的15%，其余为无水乙醇；其中SiC为小颗粒SiC和大颗粒SiC按质量比1:2的混合物；
（3）将石墨基体置于料浆浸渍3次然后取出，每次浸渍的时间为5s，每次浸渍后自然风干再置于110℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间2.5小时，相邻两次浸渍之间的固化时间25分钟；
（4）将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至700℃保温裂解2h，升温过程中控制升温速率为5℃/min；
（5）在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1700℃，保温1h，其中升温速率为5±0.5℃/min；硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层；
（6）Si-SiC抗氧化涂层厚度180μm，在1500℃空气条件下氧化200小时后试样失重为4.516×10-4g/cm2；在1000℃—室温热震循环67次后样品无失重；
上述的Si-SiC抗氧化涂层截面SEM如图9所示，在1500℃氧化200h后截面SEM如图10所示。
实施例3
方法同实施例 1，不同点在于：
（1）石墨块密度为1.76g/cm3；烘干3小时；
（2）SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的40%，酚醛树脂占全部物料总重量的12%，其余为无水乙醇；其中SiC为小颗粒SiC和大颗粒SiC按质量比1:2的混合物；
（3）将石墨基体置于料浆浸渍9次然后取出，每次浸渍的时间为4s，每次浸渍后自然风干再置于120℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间1.5小时，相邻两次浸渍之间的固化时间30分钟；
（4）将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至800℃保温裂解1h，升温过程中控制升温速率为4℃/min；
（5）在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1750℃，保温1h，其中升温速率为5±0.5℃/min；硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层；
（6）Si-SiC抗氧化涂层厚度450μm，在1500℃空气条件下氧化200小时后试样增重为4.006×10-4g/cm2；在1000℃—室温热震循环67次后样品无失重；
上述的Si-SiC抗氧化涂层截面SEM如图11所示，在1500℃氧化200h后截面SEM如图12所示。
实施例4
方法同实施例 1，不同点在于：
（1）石墨块密度为1.79g/cm3；烘干1小时；
（2）SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的38%，酚醛树脂占全部物料总重量的11%，其余为无水乙醇；其中SiC为小颗粒SiC；
（3）将石墨基体置于料浆浸渍6次然后取出，每次浸渍的时间为4s，每次浸渍后自然风干再置于140℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间2小时，相邻两次浸渍之间的固化时间20分钟；
（4）将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至750℃保温裂解1.5h，升温过程中控制升温速率为3℃/min；
（5）在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1850℃，保温0.5h，其中升温速率为5±0.5℃/min；硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层；
（6）Si-SiC抗氧化涂层厚度150μm，在1200℃空气条件下氧化16小时后试样增重2.18mg/cm2；
上述的Si-SiC抗氧化涂层表面SEM如图13所示，截面SEM图如图14所示，在1200℃空气条件下氧化16h后表面SEM如图15所示，在1200℃空气条件下氧化16h后截面SEM如图16所示。
实施例5
方法同实施例 1，不同点在于：
（1）石墨块密度为1.81g/cm3；烘干2小时；
（2）SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的43%，酚醛树脂占全部物料总重量的10%，其余为无水乙醇；其中SiC为大颗粒SiC；
（3）将石墨基体置于料浆浸渍3次然后取出，每次浸渍的时间为3s，每次浸渍后自然风干再置于150℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间1小时，相邻两次浸渍之间的固化时间15分钟；
（4）将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至850℃保温裂解1h，升温过程中控制升温速率为2℃/min；
（5）在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1650℃，保温2h，其中升温速率为5±0.5℃/min；硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层；
（6）Si-SiC抗氧化涂层厚度150μm，在1500℃空气条件下氧化200小时后试样增重1.6762×10-3g/cm2；在1000℃—室温热震循环67次后样品无失重；
上述的Si-SiC抗氧化涂层截面SEM如图17所示，在1500℃空气条件下氧化200h后表面SEM如图18所示，在1500℃空气条件下氧化200h后截面SEM如图19所示，在1000℃空气条件下氧化468h后截面SEM如图20所示。

Claims (6)

1.一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将密度为1.72~1.83g/cm3的石墨块打磨抛光后用无水乙醇洗涤干净，然后烘干，获得石墨基体；
（2）将SiC、酚醛树脂和无水乙醇混合搅拌均匀，然后经超声分散的方式形成均匀的料浆；SiC、酚醛树脂和无水乙醇的混合比例按SiC占全部物料总重量的35~45%，酚醛树脂占全部物料总重量的10~15%，其余为无水乙醇；
（3）将石墨基体置于料浆浸渍至少3次然后取出，每次浸渍的时间为3~5s，每次浸渍后自然风干再置于100~150℃烘箱中固化，在石墨基体表面形成均匀的预涂层，获得预涂层基体；其中最后一次固化时间至少1小时，相邻两次浸渍之间的固化时间至少15分钟；
（4）将预涂层基体置于管式炉中，在氮气气氛条件下升温至700~900℃保温裂解0.5~2h，升温过程中控制升温速率为2~5℃/min，获得裂解后试样；
（5）将硅块置于小石墨坩埚内，用带有通孔的石墨板盖住石墨坩埚，然后将盖有石墨板的小石墨坩埚置于大石墨坩埚内，将裂解后试样放置在石墨板上，通过石墨板将裂解后试样和硅块隔开；
（6）在真空状态下，将大石墨坩埚及其内部的物料升温至1650~1850℃，保温0.5~2h，硅块形成蒸汽并从石墨板上的通孔通过，与裂解后试样进行气相渗硅反应；气相渗硅结束后随炉冷却，在石墨基体表面获得Si-SiC抗氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于所述的SiC为小颗粒SiC或大颗粒SiC，或者为小颗粒SiC和大颗粒SiC的混合物；其中小颗粒SiC的粒度为0.5μm，大颗粒SiC的粒度为10μm。
3.根据权利要求1所述的一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于所述的步骤（4）中，氮气气氛是选用纯度≥99%的氮气作为保护气体，控制氮气在管式炉内保持流通。
4.根据权利要求1所述的一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于所述的步骤（5）中，硅块含Si的质量百分数≥99.4%。
5.根据权利要求1所述的一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于所述的步骤（6）中，升温速率为5±0.5℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种在碳材料表面制备Si-SiC抗氧化涂层的方法，其特征在于所述的酚醛树脂残碳量的质量百分数≥40%。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107814591A (zh) * 2017-11-10 2018-03-20 中国矿业大学 一种碳材料表面硼化物改性硅基抗氧化涂层的制备方法
CN108218473A (zh) * 2017-12-26 2018-06-29 宜兴市天宇世纪高新科技有限公司 一种碳材料表面中低温抗氧化涂层的制备方法
CN108441842A (zh) * 2018-05-24 2018-08-24 山东伟基炭科技有限公司 一种带抗氧化涂层管式pecvd石墨舟及制造方法
CN109354506A (zh) * 2018-10-22 2019-02-19 湖南国科碳陶新材料科技有限公司 一种高温抗氧化碳陶复合材料及其制备方法
CN111393186A (zh) * 2020-02-18 2020-07-10 浙江工业大学之江学院 一种激光辐照快速制备碳材料表面抗氧化纳米SiC涂层的方法
CN111463113A (zh) * 2020-05-25 2020-07-28 哈尔滨晶创科技有限公司 一种用于半绝缘SiC离子掺杂退火过程的保护碳化硅表面的处理方法
CN111892419A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 福赛特(唐山)新材料有限公司 一种高抗震性碳化硅舟及其制备方法
CN111960860A (zh) * 2020-08-01 2020-11-20 西北工业大学 一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法
CN112142499A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西北工业大学 在碳/碳复合材料表面制备SiO2-SiC镶嵌结构微孔抗氧化涂层的方法
CN113213472A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 哈尔滨工业大学 金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法
CN113248272A (zh) * 2021-05-11 2021-08-13 广州三的投资管理企业（有限合伙） 一种碳陶摩擦材料的制备方法和应用
CN113336576A (zh) * 2021-03-28 2021-09-03 西北工业大学 一种SiC纳米线增韧化学气相共沉积HfC-SiC复相涂层的制备方法
CN114315405A (zh) * 2022-01-10 2022-04-12 松山湖材料实验室 前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法
CN114394844A (zh) * 2021-12-28 2022-04-26 华中科技大学 一种废料3d打印制备碳化硅陶瓷的方法及碳化硅陶瓷
CN115286390A (zh) * 2022-07-11 2022-11-04 西北工业大学 C/C复合材料表面ZrC-SiC抗烧蚀涂层及涂刷法结合气相反应复合制备方法
CN115304406A (zh) * 2022-08-01 2022-11-08 浙江福达合金材料科技有限公司 一种银合金中频熔炼用石墨坩埚的加工方法
CN115819119A (zh) * 2022-12-26 2023-03-21 汨罗市福缘新材料有限公司 一种等静压石墨坩埚的涂层成型方法
CN116462517A (zh) * 2023-05-04 2023-07-21 韶山汇达新材料有限公司 一种利用熔盐法在石墨基体上制备氮化硅涂层的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1850730A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 气相渗硅工艺制备碳纤维增强碳化硅基复合材料的方法
CN104478460A (zh) * 2014-12-15 2015-04-01 佛山市中国科学院上海硅酸盐研究所陶瓷研发中心 一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1850730A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 气相渗硅工艺制备碳纤维增强碳化硅基复合材料的方法
CN104478460A (zh) * 2014-12-15 2015-04-01 佛山市中国科学院上海硅酸盐研究所陶瓷研发中心 一种纤维增强碳化硅复合材料的制备方法

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107814591B (zh) * 2017-11-10 2020-11-03 中国矿业大学 一种碳材料表面硼化物改性硅基抗氧化涂层的制备方法
CN107814591A (zh) * 2017-11-10 2018-03-20 中国矿业大学 一种碳材料表面硼化物改性硅基抗氧化涂层的制备方法
CN108218473A (zh) * 2017-12-26 2018-06-29 宜兴市天宇世纪高新科技有限公司 一种碳材料表面中低温抗氧化涂层的制备方法
CN108441842A (zh) * 2018-05-24 2018-08-24 山东伟基炭科技有限公司 一种带抗氧化涂层管式pecvd石墨舟及制造方法
CN109354506A (zh) * 2018-10-22 2019-02-19 湖南国科碳陶新材料科技有限公司 一种高温抗氧化碳陶复合材料及其制备方法
CN109354506B (zh) * 2018-10-22 2021-07-27 湖南国科碳陶新材料科技有限公司 一种高温抗氧化碳陶复合材料及其制备方法
CN111393186A (zh) * 2020-02-18 2020-07-10 浙江工业大学之江学院 一种激光辐照快速制备碳材料表面抗氧化纳米SiC涂层的方法
CN111463113A (zh) * 2020-05-25 2020-07-28 哈尔滨晶创科技有限公司 一种用于半绝缘SiC离子掺杂退火过程的保护碳化硅表面的处理方法
CN111463113B (zh) * 2020-05-25 2023-04-11 哈尔滨晶创科技有限公司 一种用于半绝缘SiC离子掺杂退火过程的保护碳化硅表面的处理方法
CN111960860A (zh) * 2020-08-01 2020-11-20 西北工业大学 一种C/C-SiC刹车材料表面耐磨Si-SiC涂层制备方法
CN111892419A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 福赛特(唐山)新材料有限公司 一种高抗震性碳化硅舟及其制备方法
CN112142499A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西北工业大学 在碳/碳复合材料表面制备SiO2-SiC镶嵌结构微孔抗氧化涂层的方法
CN113336576A (zh) * 2021-03-28 2021-09-03 西北工业大学 一种SiC纳米线增韧化学气相共沉积HfC-SiC复相涂层的制备方法
CN113248272A (zh) * 2021-05-11 2021-08-13 广州三的投资管理企业（有限合伙） 一种碳陶摩擦材料的制备方法和应用
CN113248272B (zh) * 2021-05-11 2022-06-21 广州三的投资管理企业（有限合伙） 一种碳陶摩擦材料的制备方法和应用
CN113213472A (zh) * 2021-05-20 2021-08-06 哈尔滨工业大学 金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法
CN114394844A (zh) * 2021-12-28 2022-04-26 华中科技大学 一种废料3d打印制备碳化硅陶瓷的方法及碳化硅陶瓷
CN114315405A (zh) * 2022-01-10 2022-04-12 松山湖材料实验室 前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法
CN115286390A (zh) * 2022-07-11 2022-11-04 西北工业大学 C/C复合材料表面ZrC-SiC抗烧蚀涂层及涂刷法结合气相反应复合制备方法
CN115286390B (zh) * 2022-07-11 2023-08-08 西北工业大学 C/C复合材料表面ZrC-SiC抗烧蚀涂层及涂刷法结合气相反应复合制备方法
CN115304406A (zh) * 2022-08-01 2022-11-08 浙江福达合金材料科技有限公司 一种银合金中频熔炼用石墨坩埚的加工方法
CN115304406B (zh) * 2022-08-01 2023-05-02 浙江福达合金材料科技有限公司 一种银合金中频熔炼用石墨坩埚的加工方法
CN115819119A (zh) * 2022-12-26 2023-03-21 汨罗市福缘新材料有限公司 一种等静压石墨坩埚的涂层成型方法
CN115819119B (zh) * 2022-12-26 2023-12-19 汨罗市福缘新材料有限公司 一种等静压石墨坩埚的涂层成型方法
CN116462517A (zh) * 2023-05-04 2023-07-21 韶山汇达新材料有限公司 一种利用熔盐法在石墨基体上制备氮化硅涂层的方法
CN116462517B (zh) * 2023-05-04 2023-11-21 韶山汇达新材料有限公司 一种利用熔盐法在石墨基体上制备氮化硅涂层的方法

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