[发明专利]耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层

说明书

本发明提供了一种耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层，原料按重量份包括：碳化钽30‑40份、碳化铪20‑30份、碳化钛15‑22份、二氧化硅包覆碳化硅复合微球10‑18份、二氧化锆5‑12份以及氮化硼1‑5份。二氧化硅包覆碳化硅复合微球包括多孔结构层或者空腔结构层。将各原料组分分散于乙醇中，涂覆至金属或纤维基材表面，180‑220℃烘烤1h，即得到耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层。本发明通过在原料组分中添加适量的二氧化硅包覆碳化硅复合微球，并对其结构进行改进，显著提高了陶瓷涂层的耐高温和隔热性能，适合工业化生产，具有无毒、无污染的特性。

技术领域

本发明涉及陶瓷涂层技术领域，尤其涉及一种耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层。

背景技术

随着航空航天技术的发展及尖端武器研发水平的提高，作为关键部件的热结构材料服役条件越来越苛刻。例如高超声速武器系统面临着严酷的气动加热现象和燃气热环境，温度可超过2000℃，热流高于10MW/m²，对热防护材料性能及制备技术提出了新的、更高的要求。超高速飞行器的机身耐高温和抗氧化是关键，尤其5马赫以上飞行器穿越大气层，温度高达2000度以上，比如顶峰速度7500km/h大约6MPa，前端承受120KPa气动压力，大约2000K高温，整个密封和控制系统、燃料存储都需要考虑耐温、耐压的高度稳定性，载人仓更需要考虑意外的需要来满足高温、高速度。高摩擦的要求，提升内部芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、硅橡胶等耐温阻燃和寿命，保障精密仪器和供养、恒温、恒压的持久稳定。

因此，为满足新一代热防护材料的服役要求，必须进一步提高热防护材料的高温性能、耐烧蚀抗氧化性能、力学性能、热物理性能等。材料表面涂覆涂层是提高材料性能的有效方法，表面涂层的制备工艺多样，涂层组成、结构和性能易于调控，成为最简便、最实用的材料设计和开发手段。

目前已经开发出多种超高温陶瓷涂层体系，例如ZrB₂-SiC、ZrC-SiC、ZrB₂-MoSi₂、ZrC-Al₂O₃等。目前这些材料体系的烧蚀性能、涂层致密度、结合强度还有待提高。

专利CN201210069687.5公开了一种环保型耐超高温无机涂料及制备方法与应用，将液态硅酸盐、三聚磷酸铝粉、钇稳定的氧化锆粉、金属钨粉、碳化钛粉和锌粉和蒸馏水按比例放入搅拌机中搅拌，过滤后即得到涂料。采用喷涂、刷涂或浸涂的方式在经过喷砂处理的金属零部件表面制备涂层，涂层在高温炉中固化后，即获得耐超高温涂层。

专利CN201810675497.5公开了一种耐高温陶瓷涂层的制备方法，将碳化钨、纳米二氧化硅、二氧化锆、氧化锌、氮化铝、氮化硼、钛、钴混合粉球磨得到混合粉末，然后分散在乙醇中，涂覆在不锈钢基体表面，得到断裂韧性及抗热冲击性能良好的耐高温陶瓷涂层。

上述专利文献虽然都制备了具有一定耐热性能的无机涂层，但是耐超高温、隔热和保温性能有待进一步提高。

有鉴于此，有必要设计一种改进的耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层，通过在原料组分中添加适量的二氧化硅包覆碳化硅复合微球，并对其结构进行改进，显著提高了陶瓷涂层的耐高温和隔热性能，适合工业化生产。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层，所述耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层的原料按重量份包括：碳化钽30-40份、碳化铪20-30份、碳化钛15-22份、二氧化硅包覆碳化硅复合微球10-18份、二氧化锆5-12份以及氮化硼1-5份。

作为本发明的进一步改进，所述耐超高温隔热抗氧化陶瓷涂层的原料按重量份包括：碳化钽35-40份、碳化铪20-25份、碳化钛15-18份、二氧化硅包覆碳化硅复合微球12-15份、二氧化锆5-10份以及氮化硼1-3份。