[发明专利]一种复合材料用莫来石防氧化涂层及其制备方法

说明书

本发明一种复合材料用莫来石防氧化涂层及其制备方法，该制备方法包括：配制Al(NO₃)₃·9H₂O溶液；将Al(NO₃)₃·9H₂O溶液置于水热锅中，持续搅拌并逐滴滴加适量的氨水，生成Al(OH)₃透明溶胶；向Al(OH)₃透明溶胶中加入透明硅溶胶；将上步骤中的混合溶胶置于辊式球磨机上进行球磨；将预处理后的C/C复合材料基板和混合溶胶置于液相等离子喷涂设备上，利用悬浮液等离子喷涂设备在基板上喷涂Al(OH)₃和SiO₂涂层；将制备的涂层在高温下进行真空热处理，使其发生反应生成莫来石涂层。本发明通过将Al₂O₃和SiO₂两种氧化物进行复合，生成一种高温稳定性更好的莫来石相，从而改善复合材料的抗氧化性，延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于复合材料表面改性技术领域，具体涉及一种复合材料用莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)防氧化涂层及其制备方法。

背景技术

C/C复合材料由于其优异的力学和热学性能，在航空航天、工业领域得到广泛的应用。但C/C复合材料有一个致命的缺点，即高温抗氧化性能差，450℃以上的氧化速度较为明显，并且随着温度的升高氧化现象不断加剧。

在复合材料表面制备抗氧化涂层是解决C/C复合材料易氧化问题的有效方法。目前常用的防氧化涂层材料主要有磷酸盐、硅酸盐和鹏硅酸盐涂层材料，但是由于热膨胀系数不匹配等原因，造成涂层在升温降温过程中产生内应力，导致涂层产生裂纹并引起开裂，限制了涂层的实际保护能力。

目前，制备复合材料防抗氧化涂层的方法主要是包埋法，包括一次包埋和多次包埋法，不过该涂层制备方法工艺复杂、周期较长，且制备的涂层表面粗糙不平。等离子喷涂工艺是制备涂层的另一种重要方法，具有喷涂材料范围广、零件外形及复杂程度不受限、涂层结合力强等优点，更适合工业化生产应用。

发明内容

本发明提供一种复合材料用莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)防氧化涂层及其制备方法。通过将Al₂O₃和SiO₂两种氧化物进行复合，生成一种高温稳定性更好的莫来石相(3Al₂O₃·2SiO₂)，从而改善复合材料的抗氧化性，延长其使用寿命。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种复合材料用莫来石防氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，配制设定浓度的Al(NO₃)₃·9H₂O溶液；

步骤2，将Al(NO₃)₃·9H₂O溶液置于水热锅中，持续搅拌并逐滴滴加适量的氨水，生成Al(OH)₃透明溶胶；

步骤3，向步骤2的Al(OH)₃透明溶胶中加入透明硅溶胶；

步骤4，将步骤3中的混合溶胶置于辊式球磨机上进行球磨；

步骤5，将预处理后的C/C复合材料基板和步骤4中的混合溶胶置于液相等离子喷涂设备上，利用悬浮液等离子喷涂设备在基板上喷涂Al(OH)₃和SiO₂涂层；

步骤6，将步骤5制备的涂层在高温下进行真空热处理，使其发生反应生成莫来石涂层。