[发明专利]红外加热双脉冲电泳沉积制备ZrSiO4-SiO2复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备碳/碳复合材料复合外涂层的红外加热双脉冲电泳沉积方法，具体涉及一种制备表面均匀致密，且厚度均一，无贯穿性裂纹及空洞产生的碳/碳复合材料ZrSiO₄-SiO₂外涂层的方法。

背景技术

C/C复合材料又被称为碳纤维碳基复合材料，由于其只有单一的碳元素组成，不仅具有炭及石墨材料优异的耐烧蚀性能，低密度、热膨胀系数低等优点，而且高温下还有优异的力学性能。尤其是其强度随温度的增加不降反升的性能，使其成为极具发展前途的高技术新材料之一，被广泛用作航空和航天技术领域的烧蚀材料和热结构材料。但是，C/C复合材料有一个致命的弱点，即在高温氧化性气氛下极易氧化，使其力学性能随之下降，大大地限制了C/C复合材料的应用范围，因此对其进行高温抗氧化防护对其高温应用具有重要的意义。

抗氧化涂层被认为是解决碳/碳复合材料高温氧化防护问题的有效方法。SiC涂层由于与C/C复合材料的物理、化学相容性好而普遍作为过渡层使用，但是单一的SiC涂层不能对C/C基体提供有效的保护，因而抗氧化外涂层成为当前的研究热点。到目前为止，制备的外涂层有很多种，例如硅化物涂层[Huang J F,Li H J,Zeng X R,et al.Oxidation resistant yttrium silicates coating for carbon/carbon composites prepared by a novel in-situ formation method.Ceramics International.33(2007):887–890.]、莫来石复合涂层[Wang K T,Cao L Y,Huang J F,et al.A mullite/SiC oxidation protective coating for carbon/carbon composites.Journal for the European Society,2013,33(2013)191-198.]等。同时有制备单一SiC涂层[陈呖,王成国,赵伟.两步法制备具有自愈合能力的纯SiC涂层.物理化学学报,2012,28(1):239-244]等。ZrSiO₄材料属于四方晶系，具有较高的熔化温度点(2250℃)、低的热量传导速率[1300℃为1.68(W/m·℃)]，同时与SiC有良好的化学相容性，这些特性使得硅酸锆具有作为高温热障/热防护涂层材料应用前景的潜力同时，硅酸锆(热膨胀系数4.5×10^-6/℃)与SiC内涂层(3.7～4.×10^-6/℃)有良好的热膨胀匹配性，这些优秀的特点使得硅酸锆可被用作制备抗氧化保护层材料。