包括疏水涂层的碳‑碳复合材料制造技术

在一些实例中，制品可以包括碳‑碳复合材料、在碳‑碳复合材料的表面中的孔隙中的抗氧化剂、和在该表面上的疏水涂层。该疏水涂层包含金属的氧化物。该金属具有小于约1.7的Pauling电负性。在一些实例中，该制品可以是碳‑碳复合材料制动盘，其包括限定摩擦表面和非摩擦表面的碳‑碳复合基材。该抗氧化剂可以是基于磷酸盐的抗氧化剂，该抗氧化剂可以在该非摩擦表面中的孔隙中。在一些实例中，该疏水涂层在该非摩擦表面上在基于磷酸盐的抗氧化剂之上。在一些实例中，该疏水涂层可以包含占大多数的氧化钇、氧化钪或氧化锆中的至少一种。

Carbon carbon composite materials including hydrophobic coating

In some instances, products can include a carbon carbon composite material, pore on the surface of the carbon carbon composite in antioxidants, and on the surface of the hydrophobic coating. The hydrophobic coating contains metal oxides. The metal has an electrical electronegativity of less than about 1.7 of Pauling. In some instances, the products can be carbon carbon composite brake disc, which includes defining the friction surface and the friction surface of non carbon carbon composite substrate. The antioxidant may be a phosphate based antioxidant that can be found in the pores of the non friction surface. In some instances, the hydrophobic coating is based on phosphate based antioxidants on the non friction surface. In some instances, the hydrophobic coating may comprise at least one of the majority of yttrium oxide, scandium oxide, or zirconia.

【技术实现步骤摘要】
包括疏水涂层的碳-碳复合材料
本公开涉及碳-碳复合材料，如碳-碳复合材料制成的飞行器制动盘。
技术介绍
碳-碳（C-C）复合材料可用于许多高温应用中。例如，航空航天工业使用C-C复合材料组件作为商业和军用飞行器的摩擦材料，如制动摩擦材料。在一些实例中，C-C摩擦材料可以包括灌注到C-C摩擦材料外表面中的基于磷酸盐的抗氧化剂以减少C-C摩擦材料暴露于基于脲的跑道除冰剂时的氧化。
技术实现思路
在一些实例中，制品包括碳-碳复合材料、在该碳-碳复合材料的表面中的孔隙中的抗氧化剂、以及在该表面上的疏水涂层。该疏水涂层包含金属的氧化物。该金属具有小于约1.7的Pauling电负性。在一些实例中，方法包括使基于磷酸盐的抗氧化剂渗透到在碳-碳复合材料的表面中的孔隙中，并在该碳-碳复合材料的表面上形成疏水涂层。该疏水涂层包含金属的氧化物。该金属具有小于约1.7的Pauling电负性。在一些实例中，碳-碳复合材料制动盘包括限定摩擦表面和非摩擦表面的碳-碳复合基材、在该非摩擦表面中的孔隙中的基于磷酸盐的抗氧化剂、以及在该非摩擦表面上的在该基于磷酸盐的抗氧化剂之上的疏水涂层。该疏水涂层包含占大多数的氧化钇、氧化钪或氧化锆中的至少一种。在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个实例的细节。本公开的其它特征、目的和优点将由说明书和附图、以及由权利要求书而得以明确。附图说明图1是包括包含至少一种金属氧化物的疏水涂层的一种示例性碳-碳复合材料的透视图。图2是包括疏水涂层和包含抗氧化剂的表面下区域（sub-surfaceregion）的一种示例性碳-碳复合材料的概念性和示意性剖面图。图3是例示用于形成包括包含至少一种金属氧化物的疏水涂层的碳-碳复合材料的一种示例性技术的图示。具体实施方式本公开描述了包括包含至少一种金属氧化物的疏水涂层的碳-碳复合材料。所述至少一种金属氧化物可以包括具有小于约1.7的Pauling电负性的金属的氧化物。因为该金属具有小于约1.7的Pauling电负性，该金属氧化物可以是疏水的。由此，包含该金属氧化物的疏水涂层可以是疏水的。如本文中所用，如果涂层表现出90°至180°的与水的接触角，则该涂层是疏水的。与包含灌注到C-C复合材料的外表面中的基于磷酸盐的抗氧化剂的碳-碳复合材料相比，该疏水涂层提高了与水的接触角。在一些实例中，碳-碳复合材料可以另外包含在表面的孔隙中的抗氧化剂，所述疏水涂层在所述表面上形成。该抗氧化剂可以例如是基于磷酸盐的抗氧化剂。在一些实例中，该基于磷酸盐的抗氧化剂可以向该碳-碳复合材料提供对热氧化的抵抗性。例如，该基于磷酸盐的抗氧化剂可以使碳晶格上的活性晶格格位（latticesite）中毒，以降低中毒的晶格格位与氧化剂的反应性。作为另一个实例，该基于磷酸盐的抗氧化剂可以部分堵塞碳中的孔隙，这可以减少氧化剂向碳-碳复合材料中的气体输送。但是，该基于磷酸盐的抗氧化剂材料可能是吸湿的，并且在其中碳-碳复合材料不包括疏水涂层的情况下促进该碳-碳复合材料吸收水。本文中描述的疏水涂层可以减少由碳-碳复合材料对水和水基溶液的吸收。在机场使用的一些跑道除冰剂可能包含碱金属或碱土金属羧酸盐（例如钾或钙的甲酸盐或乙酸盐）。作为除冰程序的一部分，可以将除冰剂混合在水基溶液中，或其可在熔融冰或雪时形成水基溶液。在不存在本文中描述的疏水涂层的情况下，在飞行器中使用的碳-碳复合材料，如碳-碳复合材料制动盘，可能吸收水载的碱金属或碱土金属羧酸盐。该碱金属或碱土金属羧酸盐可以催化碳-碳复合材料的氧化。基于磷酸盐的抗氧化剂可能无法提供针对此类催化氧化的足够防护。该催化氧化可能对碳-碳复合材料产生不利影响，例如通过降低由该碳-碳复合材料形成的组件的使用寿命产生。除其它优点外，通过减少或基本消除对水和包含碱金属或碱土金属羧酸盐的水基溶液的吸收，本文中描述的疏水涂层可以保护碳-碳复合材料免受由碱金属或碱土金属羧酸盐引起的催化氧化。此外，当用于碳-碳复合材料制动盘时，该疏水涂层可以导致在制动盘的外周表面上形成装载除冰剂的水的液滴，而不是装载除冰剂的水的膜。当该制动盘在车轮旋转时旋转的时候，液滴将与在亲水表面上的铺展开的膜相比更容易飞离该制动盘的外周表面。以这种方式，该疏水涂层可以带来将装载除冰剂的水的液滴在渗入到制动盘中之前从该盘去除的更大可能性。图1是一种示例性碳-碳复合材料10的透视图，其可以包括包含至少一种金属氧化物的疏水涂层。碳-碳复合材料10包括碳-碳复合基材12和在碳-碳复合基材12的至少一个表面上的包含至少一种金属氧化物的疏水涂层18。在图1的实例中，碳-碳复合材料10包括在外周表面16上的疏水涂层18。碳-碳复合材料10可以包括碳基增强纤维和至少部分包围该碳基增强纤维的碳基基质材料。在一些实例中，碳-碳复合材料10可以由包含碳纤维或碳前体纤维的多孔预制体（preform）形成。可用于制备碳-碳复合材料10的多孔预制体的实例包括但不限于：纤维预制体（fibrouspreform），如编织纤维预制体、非织造纤维预制体、短切纤维和粘合剂预制体、粘合剂处理过的随机纤维预制体、碳纤维预制体或陶瓷纤维预制体；泡沫体预制体；多孔碳体预制体；或多孔陶瓷体预制体。在一些实例中，该多孔预制体包括多个机械结合的层，其可以是例如连接在一起（例如通过粘合剂如树脂粘合剂结合，或经由对多个层的针刺）的多个纤维层，如多个编织或非织造的织物层。在一些实例中，该层包括一个或多个丝束层、一个或多个网幅（web）层或其组合。丝束层可以包含一个或多个纤维丝束。可以以任何合适的布置对纤维丝束进行布置，例如线性、径向、弦状等等。网幅层可以包含网幅纤维，其可以包括纤维中相对短的、短切的和缠结的纤维。在其它实例中，多孔预制体可以不包括预先限定的层，但是可以由机械结合在一起（例如经由针刺）的纤维束形成。在其它实例中，可以使用任何前述类型的多孔预制体的组合。在一些实例中，可以使用碳纤维形成该多孔预制体。在其它实例中，该多孔预制体可以使用碳纤维前体材料如聚丙烯腈（PAN）纤维（其随后热解以形成碳纤维）来形成。在一些实例中，该多孔预制体可以包含各向同性碳或在热解时转化为各向同性碳的前体材料。例如，PAN可以在热解时转化为各向同性碳。碳-碳复合材料10还可以包含至少部分包封碳纤维的基质材料。可以采用多种技术的一种或多种将该基质材料引入到多孔预制体中，所述技术包括例如化学气相沉积/化学气相渗透（CVD/CVI）、树脂传递模塑（RTM）、真空/压力渗透（VPI）、高压浸渍/碳化（PIC）等等。可用于RTM、VPI或PIC工艺的致密化剂（densifyingagent）的实例包括但不限于提供相对高的碳产率（例如大于约80%）并可以具有相对高的粘度的液体树脂或沥青（例如各向同性沥青和/或中间相沥青（mesophasepitch）），如合成中间相沥青、煤焦油衍生的沥青（如热或化学处理过的煤焦油）、石油衍生的沥青、合成沥青衍生物、热处理过的沥青、催化转化沥青以及热固性或热塑性树脂，如酚醛树脂。在一些实例中，碳-碳复合材料预制体可以经受足够数量的致密化步骤以获得约1.5克/立方厘米（g/cm3）至约1.85g/cm3或更高的密度。在RTM的一些实例中，将碳-碳复合材料预制本文档来自技高网...

【技术保护点】
制品，包括：碳‑碳复合基材；在所述碳‑碳复合基材的表面中的孔隙中的抗氧化剂；和在所述表面上的疏水涂层，所述疏水涂层包含金属的氧化物，其中所述金属具有小于约1.7的Pauling电负性。

【技术特征摘要】
2016.01.07 US 14/9905641.制品，包括：碳-碳复合基材；在所述碳-碳复合基材的表面中的孔隙中的抗氧化剂；和在所述表面上的疏水涂层，所述疏水涂层包含金属的氧化物，其中所述金属具有小于约1.7的Pauling电负性。2.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG小拉泰克，SF亚茨，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US