CN113213472B - 金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法 - Google Patents

金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法 Download PDF

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Abstract

金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，本发明属于无机功能涂层材料领域，它为了克服现有技术制备碳材料抗氧化涂层时存在界面结合力弱、易产生裂纹、工件尺寸和结构形状受限等问题。制备抗氧化涂层的方法：一、将活性粉添加入低熔点基体金属粉中球磨混合；二、混合金属粉末加入到粘结剂中充分搅拌；三、打磨碳材料表面；四、在待处理碳材料表面附着复合活性金属膏；五、在900～1200℃的条件下进行加热反应；六、碳材料放入硝酸水溶液中腐蚀处理基体金属。本发明通过在低熔点基体金属中添加高熔点活性元素，利用液态基体金属作为载体，在较低温度下活性元素与碳材料发生化学反应生成碳化物层。

Description

金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法
技术领域
本发明属于无机功能涂层材料领域，具体涉及一种金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法。
背景技术
碳材料具有密度小、耐高温、耐酸碱腐蚀、热膨胀系数低、强度高等诸多优点，其作为一种优异的结构和功能材料广泛应用在机械电子、航空航天、核电等工业生产中。然而，碳材料在空气中450℃左右即开始发生氧化，随温度升高，氧化程度逐渐加重导致材料失效。因而，在碳材料表面制备抗氧化涂层是解决其在高温空气环境下氧化失效问题的有效手段。目前常用的碳材料制备抗氧化涂层方法包括化学气相沉积、等离子喷涂、溶胶-凝胶法等，这些方法制备涂层时往往存在界面结合较弱、易产生裂纹、成本高、投资大且操作复杂等问题，尤其是在大尺寸和复杂结构碳材料表面制备抗氧化涂层时受到了极大限制。
发明内容
本发明为克服现有技术制备碳材料抗氧化涂层时存在界面结合力弱、易产生裂纹、工件尺寸和结构形状受限，以及工艺复杂等问题，而提供一种金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法。
本发明金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实现：
一、将活性粉添加入低熔点基体金属粉中，采用机械球磨混合均匀，得到混合金属粉末；
二、将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、打磨碳材料表面，超声清洗、干燥后得到待处理碳材料；
四、采用涂覆或者浸渍方式在待处理碳材料表面附着复合活性金属膏，晾干后放置在涂有阻焊剂的基板上，得到带有复合活性金属膏的碳材料；
五、将带有复合活性金属膏的碳材料放入真空炉中，在真空度为2～9×10-3Pa，温度为900～1200℃的条件下进行加热反应，反应后冷却，得到反应后的碳材料；
六、将步骤五得到反应后的碳材料放入硝酸水溶液中腐蚀处理低熔点基体金属，清洗、吹干后得到由难熔碳化物反应层包覆的碳材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法；
其中所述的活性粉为Cr粉、Si粉、V粉、Zr粉和Hf粉中的一种或多种混合物。
本发明提出了一种金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，通过在低熔点基体金属中添加高熔点活性元素，利用液态基体金属作为载体，在较低温度下活性元素与碳材料发生化学反应生成碳化物层。随后利用化学腐蚀低熔点基体金属，在碳材料表面得到高熔点、耐氧化的碳化物涂层。
本发明所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，主要包含以下有益效果：
1、本发明所制备抗氧化涂层与碳材料界面为冶金原子结合，结合紧密，有效解决了涂层开裂、易脱落的问题；
2、本发明所制备涂层为高熔点、耐氧化的碳化物涂层，具有良好的耐高温、抗氧化，耐腐蚀及抗热震性能；
3、本发明制备涂层时不受工件尺寸限制，可以在大尺寸及复杂结构工件的整个表面制备结合紧密的抗氧化涂层；
4、本发明可以有效降低高熔点碳化物涂层的制备温度，且涂层厚度可以实现有效调控；
5、本发明制备抗氧化涂层生产成本低、工艺简单、易于制备，具有较好的应用推广价值。
附图说明
图1为实施例一中利用Sn10Cr复合活性膏在C/C复合材料表面制备碳化物反应层，未经腐蚀得到的结合界面微观组织背散射照片；
图2为实施例一中利用Sn10Cr复合活性膏在C/C复合材料表面制备碳化物反应层腐蚀后得到的结合界面微观组织背散射照片；
图3为实施例一中利用Sn10Cr复合活性膏在C/C复合材料表面制备碳化物反应层的母材直角区域微观组织背散射照片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实施：
一、将活性粉添加入低熔点基体金属粉中，采用机械球磨混合均匀，得到混合金属粉末；
二、将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、打磨碳材料表面，超声清洗、干燥后得到待处理碳材料；
四、采用涂覆或者浸渍方式在待处理碳材料表面附着复合活性金属膏，晾干后放置在涂有阻焊剂的基板上，得到带有复合活性金属膏的碳材料；
五、将带有复合活性金属膏的碳材料放入真空炉中，在真空度为2～9×10-3Pa，温度为900～1200℃的条件下进行加热反应，反应后冷却，得到反应后的碳材料；
六、将步骤五得到反应后的碳材料放入硝酸水溶液中腐蚀处理低熔点基体金属，清洗、吹干后得到由难熔碳化物反应层包覆的碳材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法；
其中所述的活性粉为Cr粉、Si粉、V粉、Zr粉和Hf粉中的一种或多种混合物。
本实施方式金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法通过在低熔点基体金属中添加高熔点活性元素，利用液态基体金属作为载体，在较低温度下活性元素与碳材料发生化学反应生成碳化物层。随后化学腐蚀低熔点基体金属，在碳材料表面得到结合紧密、高熔点、耐氧化、抗热震的碳化物涂层。本发明所制备涂层不受工件尺寸限制，生产成本低、工艺简单、易于制备，具有较好的应用推广价值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的活性粉和基体金属粉的质量比为5～40:60～95。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中所述的基体金属粉为Sn粉、Al粉、Ag粉和Cu粉中的一种或多种混合物。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中所述的机械球磨活性粉和基体金属粉时，球磨过程中加入无水乙醇，球料质量比为5:1，转速为200～450r/min，球磨时间为3～24小时。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中乙基纤维素和水的质量比为5～15:85～95。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中混合金属粉末和粘结剂的质量比为(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三中依次用800#、1200#、2000#的砂纸打磨碳材料。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三所述的碳材料为石墨，石墨烯，C纤维，C/C复合材料或C/SiC复合材料。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤五中加热反应的时间为5～90min。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤六中硝酸水溶液中硝酸的体积浓度为15～50％。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤六中腐蚀处理的时间为0.5～5h。
实施例一：本实施例金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实施：
一、按照质量比10:90将Cr粉添加入Sn粉中，采用机械球磨混合均匀，球磨过程中加入无水乙醇，球料比为5:1，转速为300r/min，球磨时间为8小时，得到混合金属粉末；
二、按照质量比10:90将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，混合金属粉末和粘结剂的质量比为1:1，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、依次用800#、1200#、2000#的砂纸打磨C/C复合材料表面，随后放入无水乙醇中超声清洗20min，清洗3次后吹干，得到待处理C/C复合材料；
四、将步骤三得到的待处理C/C复合材料浸入复合活性金属膏中，晾干后放置在涂有阻焊剂的氧化铝板上，得到带有复合活性金属膏的C/C复合材料；
五、将带有复合活性金属膏的C/C复合材料放入真空炉中，在真空度为6×10-3Pa，温度为1060℃的条件下进行加热反应10min，反应后以降温速率5℃/min将试件冷却至室温，得到反应后的C/C复合材料；
六、将步骤五得到的反应后的C/C复合材料放入体积浓度为20％的硝酸水溶液中，腐蚀处理Sn之后，放入无水乙醇中超声清洗120s，吹干，得到由难熔碳化物反应层包覆的C/C复合材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构C/C复合材料抗氧化涂层的方法。
本实施案例中利用Sn10Cr活性膏在C/C复合材料表面制备碳化物反应层，未经腐蚀得到的结合界面微观组织背散射照片如图1所示，经过硝酸水溶液腐蚀之后界面微观组织的背散射照片如图2所示。微观组织照片表明，Sn10Cr活性膏在加热过程中与C/C复合材料反应生成了一层均匀致密的碳化物反应层，经过硝酸水溶液腐蚀之后，碳化物反应层完整的保留下来，与C/C复合材料结合紧密。经测试，所得抗氧化涂层在900℃氧化2h后，相比于未做抗氧化剂涂层的C/C复合材料，氧化烧蚀率降低了55.5％。图3所示为利用Sn10Cr复合活性膏在C/C复合材料表面制备碳化物反应层的母材直角区域微观组织背散射照片。从图中可以看出，母材直角区域生成了均匀且结合紧密的反应层。以上结果表明，本发明可以实现在大尺寸及复杂结构和形状的碳母材表面制备结合良好的抗氧化涂层。
实施例二：本实施例金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实施：
一、按照质量比5:95将Cr粉添加入Ag粉中，采用机械球磨混合均匀，球磨过程中加入无水乙醇，球料比为5:1，转速为300r/min，球磨时间为12小时，得到混合金属粉末；
二、按照质量比10:90将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，混合金属粉末和粘结剂的质量比为1:1，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、依次用800#、1200#、2000#的砂纸打磨C/SiC复合材料表面，随后放入无水乙醇中超声清洗20min，清洗3次后吹干，得到待处理C/SiC复合材料；
四、将步骤三得到的待处理C/SiC复合材料表面涂覆复合活性金属膏(Ag5Cr金属膏)中，晾干后放置在涂有阻焊剂的氧化铝板上，得到带有复合活性金属膏的C/SiC复合材料；
五、将带有复合活性金属膏的C/SiC复合材料放入真空炉中，在真空度为6×10- 3Pa，温度为1000℃的条件下进行加热反应50min，反应后以降温速率5℃/min将试件冷却至室温，得到反应后的C/SiC复合材料；
六、将步骤五得到的反应后的C/SiC复合材料放入体积浓度为20％的硝酸水溶液中，腐蚀处理Ag之后，放入无水乙醇中超声清洗120s，吹干，得到由难熔碳化物反应层包覆的C/SiC复合材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构C/SiC复合材料抗氧化涂层的方法。
实施例三：本实施例金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实施：
一、按照质量比20:80将Si粉添加入Al粉中，采用机械球磨混合均匀，球磨过程中加入无水乙醇，球料比为5:1，转速为300r/min，球磨时间为12小时，得到混合金属粉末；
二、按照质量比10:90将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，混合金属粉末和粘结剂的质量比为1:1，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、依次用800#、1200#、2000#的砂纸打磨石墨表面，随后放入无水乙醇中超声清洗20min，清洗3次后吹干，得到待处理石墨；
四、将步骤三得到的待处理石墨浸入复合活性金属膏(AlSi金属膏)中，晾干后放置在涂有阻焊剂的氧化铝板上，得到带有复合活性金属膏的石墨；
五、将带有复合活性金属膏的石墨放入真空炉中，在真空度为6×10-3Pa，温度为900℃的条件下进行加热反应60min，反应后以降温速率5℃/min将试件冷却至室温，得到反应后的石墨；
六、将步骤五得到的反应后的石墨放入体积浓度为20％的硝酸水溶液中，腐蚀处理Al之后，放入无水乙醇中超声清洗120s，吹干，得到由难熔碳化物反应层包覆的石墨材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构石墨材料抗氧化涂层的方法。
实施例四：本实施例金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法按照以下步骤实施：
一、按照质量比15:85将Zr粉添加入Cu粉中，采用机械球磨混合均匀，球磨过程中加入无水乙醇，球料比为5:1，转速为300r/min，球磨时间为8小时，得到混合金属粉末；
二、按照质量比5:95将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，混合金属粉末和粘结剂的质量比为1:1，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、依次用800#、1200#、2000#的砂纸打磨C纤维材料表面，随后放入无水乙醇中超声清洗20min，清洗3次后吹干，得到待处理C纤维材料；
四、将步骤三得到的待处理C纤维材料涂覆复合活性金属膏(CuZr金属膏)，晾干后放置在涂有阻焊剂的氧化铝板上，得到带有复合活性金属膏的C纤维材料；
五、将带有复合活性金属膏的C纤维材料放入真空炉中，在真空度为6×10-3Pa，温度为1200℃的条件下进行加热反应90min，反应后以降温速率5℃/min将试件冷却至室温，得到反应后的C纤维材料；
六、将步骤五得到的反应后的C纤维材料放入体积浓度为30％的硝酸水溶液中，腐蚀处理Cu之后，放入无水乙醇中超声清洗120s，吹干，得到由难熔碳化物反应层包覆的C纤维材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构C纤维材料抗氧化涂层的方法。

Claims (9)

1.金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于该抗氧化涂层的制备方法按照以下步骤实现：
一、将活性粉添加入低熔点基体金属粉中，采用机械球磨混合均匀，得到混合金属粉末；
二、将乙基纤维素和水混合，配置得到粘结剂，混合金属粉末加入到粘结剂，充分搅拌得到复合活性金属膏；
三、打磨碳材料表面，超声清洗、干燥后得到待处理碳材料；
四、采用涂覆或者浸渍方式在待处理碳材料表面附着复合活性金属膏，得到带有复合活性金属膏的碳材料；
五、将带有复合活性金属膏的碳材料放入真空炉中，在真空度为2～9×10-3Pa，温度为900～1200℃的条件下进行加热反应，反应后冷却，得到反应后的碳材料；
六、将步骤五得到反应后的碳材料放入硝酸水溶液中腐蚀处理低熔点基体金属，清洗、吹干后得到由难熔碳化物反应层包覆的碳材料，即完成利用金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法；
其中所述的活性粉为Cr粉、Si粉、V粉、Zr粉和Hf粉中的一种或多种混合物；所述的基体金属粉为Sn粉、Al粉、Ag粉和Cu粉中的一种或多种混合物。
2.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤一中所述的活性粉和基体金属粉的质量比为5～40:60～95。
3.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤一中所述的机械球磨活性粉和基体金属粉时，球磨过程中加入无水乙醇，球料质量比为5:1，转速为200～450r/min，球磨时间为3～24小时。
4.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤二中乙基纤维素和水的质量比为5～15:85～95。
5.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤二中混合金属粉末和粘结剂的质量比为(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
6.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤三所述的碳材料为石墨，石墨烯，C纤维，C/C复合材料或C/SiC复合材料。
7.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤五中加热反应的时间为5～90min。
8.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤六中硝酸水溶液中硝酸的体积浓度为15～50％。
9.根据权利要求1所述的金属液相辅助制备复杂结构碳材料抗氧化涂层的方法，其特征在于步骤六中腐蚀处理的时间为0.5～5h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2614749B2 (ja) * 1988-07-08 1997-05-28 新東工業株式会社 金属多孔質体の製造法
JP5927522B2 (ja) * 2012-03-16 2016-06-01 日本電気株式会社 炭素材料構造材の製造方法および炭素材料構造材
CN103469122B (zh) * 2013-08-25 2015-09-30 中国人民解放军国防科学技术大学 C/ZrC-SiC-Cu复合材料及其制备方法
CN104831107B (zh) * 2015-04-08 2017-02-01 中南大学 一种耐烧蚀炭/炭‑碳化锆‑铜复合材料及其制备方法
CN106892684B (zh) * 2017-02-23 2020-10-27 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种C/C复合材料表面ZrC涂层的制备方法
CN106977235A (zh) * 2017-04-07 2017-07-25 东北大学 一种在碳材料表面制备Si‑SiC抗氧化涂层的方法
CN109822260A (zh) * 2019-04-09 2019-05-31 哈尔滨工业大学 用于空气气氛钎焊SiC陶瓷的钎料及其钎焊方法
CN110524082B (zh) * 2019-08-20 2021-04-20 西安交通大学 以Fe为活性元素快速润湿陶瓷基复合材料中碳纤维的方法
CN111116228A (zh) * 2019-11-18 2020-05-08 中南大学 一种抗烧蚀ZrC-HfC/SiC双层复相陶瓷涂层的制备方法
CN110803942B (zh) * 2019-11-19 2021-06-25 中南大学 一种超高温陶瓷改性c/c复合材料的制备方法
CN110963799B (zh) * 2019-11-28 2021-04-06 中南大学 一种液相硅辅助成形热防护类Z-pins硅化物陶瓷棒结构的制备方法
CN112573937A (zh) * 2020-12-29 2021-03-30 中京吉泰(北京)科技有限责任公司 一种C/C-SiC-Cu复合材料及其制备方法
CN114276142B (zh) * 2022-01-25 2022-09-02 中南大学 一种涂敷-反应熔渗制备多元超高温陶瓷涂层的方法

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