[发明专利]一种Cf

说明书

本发明涉及一种C_f/SiC复合材料表面光学涂层及其制备方法，所述光学涂层是以SiC/Si为主相、厚度为1mm以上的光学致密涂层，所述光学涂层的制备方法包括以下步骤：（a）通过浆料涂覆工艺在C_f/C复合材料表面制备主相为C和SiC的多孔素坯膜；（b）将步骤（a）所得的多孔素坯膜和C_f/C复合材料同步渗硅，在所述C_f/C复合材料通过渗硅反应得到C_f/SiC复合材料的同时，在C_f/SiC复合材料表面形成以SiC/Si为主相的致密光学涂层。本发明所述方法还具有成型工艺简单、涂层致密度高、微观组成与厚度可控以及与基底结合强度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种C_f/SiC复合材料表面光学涂层的制备方法，属于涂层制备工艺领域。

背景技术

碳纤维增强碳化硅基复合材料(C_f/SiC)具有耐高温、耐腐蚀、高比刚度、高热导、低密度等系列优点。其内部存在的独特的裂纹偏转、纤维拔出以及纤维桥联等能量耗散机制使基体中裂纹在外加载荷的作用下扩展到弱界面区域时不会快速失稳扩展，材料表现出类似金属的非灾难性破坏特征。因此，C_f/SiC复合材料在航空航天领域被广泛用作火箭发动机喷管和燃烧室、超高速飞行器尖锐前缘和空间光学部件。

由于C_f/SiC复合材料中碳纤维和气孔的存在，C_f/SiC复合材料表面无法通过直接抛光获得满足应用需求的表面光洁度，这成为C_f/SiC复合材料在空间光学领域应用面临的最主要问题之一。目前主要通过C_f/SiC复合材料表面改性来解决这一问题。而表面改性技术主要分为物理气相沉积硅(PVD-Si)和化学气相沉积碳化硅(CVD-SiC)两类。PVD-Si难以获得较高的致密度，且与基材结合力较低；CVD-SiC残余热应力较大，容易分层、剥落，在制备0.2mm以上光学涂层时非常困难。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种制备与C_f/SiC复合材料底材结合良好且微观组成与厚度可控的SiC/Si致密光学涂层的方法。

在此，本发明提供一种C_f/SiC复合材料表面光学涂层的制备方法，所述光学涂层是以SiC/Si为主相、厚度可达1mm以上的光学致密涂层，所述制备方法包括：

(a)通过浆料涂覆工艺在C_f/C复合材料表面制备主相为C和SiC的多孔素坯膜；

(b)将步骤(a)所得的多孔素坯膜和C_f/C复合材料同步渗硅，在所述C_f/C复合材料通过渗硅反应得到C_f/SiC复合材料的同时，在C_f/SiC复合材料表面形成以SiC/Si为主相的致密光学涂层。

本发明通过浆料涂覆工艺在C_f/C复合材料表面制备主相为C和SiC的多孔素坯膜(多孔陶瓷预涂层)；并将所得的表面涂覆有多孔陶瓷预涂层的C_f/C复合材料同步反应渗硅。在此渗硅过程中，在C_f/C复合材料表面形成以SiC/Si为主相的致密涂层的同时，C_f/C 逐步转化为C_f/SiC复合材料，使得所述C_f/SiC复合材料与SiC/Si为主相的致密涂层发生化学结合形成一个反应过渡层，显著提高了C_f/SiC复合材料表面的致密度和SiC/Si为主相的致密涂层与C_f/SiC复合材料基底的结合强度。