[发明专利]碳化硅陶瓷表面制备Si3N4晶须增强β‑Sialon陶瓷涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷涂层的制备技术领域，具体涉及一种碳化硅表面制备Si₃N₄晶须增强β-Sialon陶瓷涂层的方法。

技术背景

碳化硅陶瓷具有一系列优异的特点，具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、强度高、抗热震等特点，是一种良好的结构功能一体化材料。然而碳化硅涂层透波性能差，红外发射率高，不适合于军工领域航空飞行器表面涂层。另外对于高温(＞1600℃)使用环境，碳化硅涂层易在短时间内迅速失效，起不到抗氧化的作用。将碳化硅作为基体或内层，而在其表面再制备耐高温低红外发射率陶瓷涂层是解决这一问题的重要手段。

β-Sialon陶瓷具有优异的性能，其强度高韧性好，是一种优异的耐高温陶瓷材料。β-Sialon陶瓷与氮化硅具有相同的晶体结构，其热膨胀系数与碳化硅相互匹配，并且与碳化硅相互匹配具有很好的化学相容性，从而使涂层与碳化硅基体具有很好的界面结合。此外，Si₃N₄具有良好的高温性能，β-Sialon具有良好的抗氧化能力，且β-Sialon和氮化硅陶瓷均可作为透波材料，红外发射率低，适于用作红外隐身涂层，且具有良好的抗氧化能力，因此，采用Si₃N₄晶须增韧β-Sialon陶瓷涂层，能够提高试样的热稳定性和使用寿命。料浆喷涂是一种常用的制备陶瓷涂层的方法，喷涂角度比较灵活，相比刷涂工艺，喷涂法更加均匀，厚度可以控制，且可以在复杂形状的基体表面制备陶瓷涂层。并且，制备工艺简单，成本低，效率高，便于产业化应用。

“申请号为201310603630.3的中国发明专利”公开了一种多孔氮化物陶瓷基体表面制备致密o’-sialon/α-Si₃N₄复相陶瓷涂层的方法，该方法在制备过程中将α-Si₃N₄作为内层与外层的钇铝硅陶瓷在高温下烧结反应生成o’-sialon/α-Si₃N₄复相陶瓷涂层，该方法所制备出的涂层相含量难以控制，且o’-sialon相分布不均匀，α-Si₃N₄与钇铝硅陶瓷难以充分反应涂层中必然残留有钇铝硅陶瓷相，而钇铝硅陶瓷熔点较低，在高温下会转变成液态而损失，影响涂层的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有陶瓷涂层脆性大，杂质相较多，红外发射率高的缺陷，提供了一种低发射率、强韧性好的Si₃N₄晶须增韧单相β-Sialon陶瓷涂层的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

碳化硅表面制备Si₃N₄晶须增强β-Sialon陶瓷涂层的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基体处理：选取碳化硅陶瓷基体，使用200目，500目，800目砂纸逐次研磨至基体表面光滑平整，然后将研磨后的碳化硅陶瓷基体放入蒸馏水中超声清洗15～25min，清洗后将基体放入烘箱，在70～80℃下烘干2～3h；

(2)胶的制备：将质量比为聚乙烯醇缩丁醛∶无水乙醇＝1∶10的聚乙烯醇缩丁醛和无水乙醇混合，搅拌10-20min，制备成聚乙烯醇缩丁醛胶溶液；