碳/碳复合材料刹车盘高温防氧化涂层制造技术

本发明专利技术涉及一处用于飞机碳／碳复合材料刹车盘防氧化涂层，它由致密的具有自弥合功能的物阻挡层和化学阻挡支以及冶金扩散层组成。这种防氧化涂层的工作温度为４５０℃－１０００℃，涂层厚度根据需要在０．０５－０．４５ｍｍ范围选择，该防氧化涂层用于返修补涂用过的碳刹车盘时不需进行高温处理，适用于飞机整体碳刹车盘、扇形刹车片或类似结构的产品。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于飞机碳/碳复合材料刹车盘防氧化涂层。它由致密的、具有自弥合功能的物理阻挡层和化学阻挡功能层以及冶金扩散层组成。适用于飞机整体碳刹车盘、扇形刹车片或类似结构的产品。碳刹车装置的问世是飞机制动技术上的一项重大突破，但碳/碳材料在温度超过450℃时就显著氧化，而飞机在着陆制动过程中，碳刹车盘的温度都超过了碳氧化的临界温度。连续使用将导致碳刹车盘氧化、机械损坏、表面剥落以及金属机械加固件的松动等，可能造成刹车失效，发生事故。另外，由于碳/碳复合材料是一种多孔材料，微观结构复杂，各向并性，它与许多高温陶瓷材料的热膨胀性能差异很大，润滑性差，当有涂层的碳材料在热震环境工作时，涂层处于拉应力状态下，可能因产生裂纹而失效，而且碳材料的氧化产物是气态的CO和CO2，也给防氧化技术带来了新的困难。目前流行的碳刹车盘防氧化方法主要采用在制睾碳材料过程中加入或浸渍防氧剂，这种方法在高能刹车过程中防氧化效果不理想，或采用涂刷单一的Al2O3、ZrO2、SiC等防氧化涂层，由于涂层与基材热膨胀性能失配，会形成裂纹而失效。有些玻璃料涂层中具有自弥合功能，但氧在高温通过这类涂层的涌透扩散速率仍较大，涂层有效工作寿命较低。并且目前所使用的涂层都难以达到碳刹车盘3000个起落的寿命，许多涂层返修较复杂，难以在外场进行。本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用飞机碳刹车盘及类似的用途，且外场返修补涂方便的高温的高温长寿命防氧化涂层。本专利技术的解决方案是这样的，所提供的防氧化涂层是由致密的具有弥合功能的物理阻挡层和化学阻挡层组成。物理阻挡层是由一种稀土硼硅酸盐形成的，主要成分为SiO2、B2O3、Al2O3、PbO、CaF2、P2O5、ZrO2碱金属氧化物及稀土元素等，稀土硼硅酸盐玻璃料在防氧化涂层中不小于85%，化学阻挡层是由主耗氧瓜组分和辅助耗氧组分组成，它在防氧化涂层系统中可以是一个独立的化学阻挡层，也可以均匀地弥散在稀土硼酸盐玻璃中，它在防氧化层中不大于15%。这种防氧化涂层的工作温度为450℃-1000℃，涂层厚度根据需要可在0.05-0.45mm范围选择，而且这种防氧化涂层用于返修补涂用过的碳刹车盘时不需进行高温处理。这种防氧化涂层的配制方法如下首先将SiO2、PbO、CaF2分别放在容器中，置于烘箱在120℃烘烤2小时，冷却后放在干燥器中待用，把化学片H3BO3倒入浅容器内，装料厚度不大于10mm，置于烘箱中，升温速率为5℃/min，至85℃时保温1小时再升温至285℃，保温1小时后致入干燥器中待用;把Al2O3和ZrO2分别放入容器内，置于电阻炉内，在1000℃保温2小时，冷却后待用。P2O5碱金属氧化物和稀土采用化学片试剂。以上各种组分过筛-200目。然后把各种组分按配比SiO230-50、Al2O38-15、B2O38-15、PbO8-15、ZrO25-10、P2O51-8、CaF21-8、Na2O1-5、RECl21-5分别称重、倒入球磨机，加入粘结剂和溶剂，以295转/分研磨10小时。按上述玻璃干基配比85∶15加入耗氧组分，耗氧组分选用B、B4C、ZrB2、SiC，其中一种或两种以上的物质粒度小于-800目，倒入搅拌器，以250转/分搅拌2小时即可。本专利技术和现有技术相比，具有涂层寿命长，适应温度范围广，可靠性高，工艺简单，返修方便等优点。下面结合实施例对本专利技术做进一步详述用天平称取经预处理后过筛的组分(重量百分比)SiO240.5，Al2O315.5，B2O312，PbO 8，Zr2O26.5P2O56，CaF26，Na2O 3，RECl22.5按干基料醛醛树脂＝1∶0.5(重量比)，重取粘结剂，把干基料和粘结剂一起倒入球磨机，加入适量乙醇。浆叶以295转/分搅动钢球，进行研磨10小时。按每100g干基料加入14g-800目的B4C和1g-800目的CeO2，一起倒入搅拌器中，以250转/分搅拌2小时，即制成涂层原料液。用喷枪把涂层原料液均匀地涂在碳盘的被保护部位。涂好的零件，放入烘箱中，在180℃保温1小时。然后把碳盘装入高温炉在N2保持下，自由升温到950℃，保温30分钟。装有涂层的全尺寸碳刹车盘的碳机轮经过惯性动力台架试验结果如下试验条件按MIL-W-5013K试验设备大型电模拟惯性动力试验台 </tables>权利要求1.一种碳刹车盘防氧化涂层，其特征在于防氧化涂层是由致密的具有弥合功能的物理阻挡层和化学阻挡层组成。2.如权利要求1所述的防氧化涂层，其特征在于它的物理阻挡层是由稀土硼酸盐玻璃形成，含有SiO2、Al2O3、PbO、CaF2、P2O5、ZrO2等碱金属氧化物用稀土元素。3.如权利要求1所述的防氧化涂层，其特征在于它的化学阻挡层是由主耗氧反应组分和辅助耗氧的组分组成。4.如权利要求1所述的防氧化涂层，其特征在于这种防氧化涂层的工作温度为450℃-1000℃。5.如权利要求1所述的防氧化涂层，其特征在于这种防氧化涂层的涂层厚度为0.05-0.45mm。6.如权利要求1所述的防氧化涂层，其特征在于这种防氧化涂层用于返修补涂用过的碳刹车盘不需要高温处理。全文摘要本专利技术涉及一种用于飞机碳/碳复合材料刹车盘防氧化涂层，它由致密的具有自弥合功能的物理阻挡层和化学阻挡层以及冶金扩散层组成。这种防氧化涂层的工作温度为450℃-1000℃，涂层厚度根据需要在0.05-0.45mm范围选择。该防氧化涂层用于返修补涂用过的碳刹车盘时不需进行高温处理，适用于飞机整体碳刹车盘、扇形刹车片或类似结构的产品。文档编号F16D69/02GK1062961SQ90110358公开日1992年7月22日 申请日期1990年12月26日 优先权日1990年12月26日专利技术者陈志军, 曲德全, 刘根山, 樊万贤, 奚静仑 申请人:华兴航空机轮公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳刹车盘防氧化涂层，其特征在于防氧化涂层是由致密的具有弥合功能的物理阻挡层和化学阻挡层组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志军，曲德全，刘根山，樊万贤，奚静仑，
申请(专利权)人：华兴航空机轮公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]