【技术实现步骤摘要】
一种碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法
本专利技术涉及一种涂层的制备方法,特别是一种用于碳/碳复合材料的抗高温氧化涂层的制备方法。
技术介绍
碳/碳复合材料具有极高的高温稳定性,特别是在2000℃以上的无氧环境中保持较高的力学性能,也是唯一能在2200℃以上保持高强度的结构材料。然而,当服役于450℃以上的有氧环境中时,碳/碳复合材料便会发生严重的氧化反应从而导致材料的失效,为应对这一问题,一般会在碳/碳复合材料表面制备一层具有抗高温氧化性能的防护性涂层。目前服役于1000℃以下的涂层一般采用溶胶-凝胶方法,服役于2000℃以上的涂层则采用等离子喷涂的方法。其中前者提供长期物理防护,后者则为提供短时间防护的抗烧蚀涂层。能够在高于1000℃以上的有氧环境中长期稳定存在的材料只有难熔金属和陶瓷两种材料,目前工业上制备这两种材料涂层一般选用等离子喷涂的方法,这一方法所制备的涂层存在表面粗糙、易产生裂纹、对工件尺寸影响较大的问题。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的涂层存在表面粗糙、易产生裂纹、对工件尺寸影响较大的不足,本专利技术提出了一种碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法。本专利技术烦人具体过程是:步骤1,工件预处理。步骤2,等离子体清洗。等离子体清洗时,以等离子气源为氩气,偏压-800V,腔室气压为3~4Pa,清洗时间为15~25分钟。步骤3,沉积过渡层。应用多弧离子镀方法在工件的表面沉积过渡层,所述的过渡层为NiCr/TiSi金属基纳米尺寸的多层结构的过渡层。所述过渡层中,各NiCr沉积层的厚度均为80±5nm,各TiSi沉积层均为40±5nm。所述Ni:Cr ...
【技术保护点】
1.一种碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法,其特征在于,具体过程是:步骤1,工件预处理;步骤2,等离子体清洗;步骤3,沉积过渡层:应用多弧离子镀方法在工件的表面沉积过渡层,所述的过渡层为NiCr/TiSi金属基纳米尺寸的多层结构的过渡层;所述过渡层中,各NiCr沉积层的厚度均为80±5nm,各TiSi沉积层均为40±5nm;所述Ni:Cr的质量比为80:20;所述Ti:Si的原子比=85:15;步骤4,热处理:将沉积有过渡层的工件置入气氛保护热处理炉中对该过渡层进行热处理,以促进过渡层与工件的充分结合;热处理过程在无氧环境中进行,热处理温度为800℃,保护气体为Ar气,热处理时间1h,待试样温度降到100℃以下后取出;步骤5,制备抗氧化涂层:将经过热处理的工件置入多弧离子镀设备内,采用多弧离子镀方法在经过热处理的过渡层表面制备纳米尺寸的抗氧化涂层;所述的抗氧化涂层为NiCr/ZrO2复合涂层,由多层结构的NiCr镀层和ZrO2镀层交替沉积复合而成;所述抗氧化涂层中,各NiCr镀层的厚度均为40±5nm,各ZrO2镀层的厚度均为50±5nm;所述Ni:Cr的质量比为80:20;所述ZrO ...
【技术特征摘要】
1.一种碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法,其特征在于,具体过程是:步骤1,工件预处理;步骤2,等离子体清洗;步骤3,沉积过渡层:应用多弧离子镀方法在工件的表面沉积过渡层,所述的过渡层为NiCr/TiSi金属基纳米尺寸的多层结构的过渡层;所述过渡层中,各NiCr沉积层的厚度均为80±5nm,各TiSi沉积层均为40±5nm;所述Ni:Cr的质量比为80:20;所述Ti:Si的原子比=85:15;步骤4,热处理:将沉积有过渡层的工件置入气氛保护热处理炉中对该过渡层进行热处理,以促进过渡层与工件的充分结合;热处理过程在无氧环境中进行,热处理温度为800℃,保护气体为Ar气,热处理时间1h,待试样温度降到100℃以下后取出;步骤5,制备抗氧化涂层:将经过热处理的工件置入多弧离子镀设备内,采用多弧离子镀方法在经过热处理的过渡层表面制备纳米尺寸的抗氧化涂层;所述的抗氧化涂层为NiCr/ZrO2复合涂层,由多层结构的NiCr镀层和ZrO2镀层交替沉积复合而成;所述抗氧化涂层中,各NiCr镀层的厚度均为40±5nm,各ZrO2镀层的厚度均为50±5nm;所述Ni:Cr的质量比为80:20;所述ZrO2过Zr靶材在O2气氛中反应制得。2.如权利要求1所述碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法,其特征在于,等离子体清洗时,以等离子气源为氩气,偏压-800V,腔室气压为3~4Pa,清洗时间为15~25分钟。3.如权利要求1所述碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法,其特征在于,所述沉积过渡层时,以氩气作为等离子体源,腔室气压为0.8~1.0Pa,沉积温度为260±5℃,靶材弧源功率为1400~1600W;将NiCr与TiSi间隔的逐层沉积在工件的腔体内表面,得到由NiCr沉积层和TiSi沉积层组成的过渡层。4.如权利要求1所述碳/碳复合材料抗氧化涂层的制备方法,其特征在于,沉积过渡层的具体过程是:Ⅰ制备NiCr沉积层;将所述NiCr沉积在工件的腔体内表面;沉积厚度为80±5nm;所述Ni:Cr的质量比为80:20;得到第一层NiCr沉积层;Ⅱ制备TiSi沉...
【专利技术属性】
技术研发人员:雷哲锋,刘海平,崔鹏,
申请(专利权)人:西安航空制动科技有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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