一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺及涂层制造技术

本发明专利技术公开了一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺及涂层，其工艺包括以下步骤：步骤S10、将待涂层的基体置于沉积炉内，在保持沉积炉内压力相对稳定的基础上，小流量多次向沉积炉内通入天然气直至天然气总流量达到工艺要求，开始致密化涂层工艺20

【技术实现步骤摘要】
一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺及涂层


[0001]本专利技术属于C/C复合材料制造
，具体地说涉及一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺及涂层。

技术介绍

[0002]C/C复合材料是指以碳纤维作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。C/C复合材料作为碳纤维复合材料家族的一个重要成员，具有低密度、高比强度、高比模量、高热传导性、低热膨胀系数、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点，尤其是其强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还会升高，它是所有已知材料中耐高温性能最好的材料，已广泛的应用于航空航天、核能、化工、军事、医疗、工程制造等各个高科技领域，但由于较长的生产周期、复杂的工艺过程以及昂贵的生产成本使得C/C复合材料的广泛应用受到了严重的制约。
[0003]然而，碳在370℃有氧气氛中开始氧化，高于500℃迅速氧化，从而导致C/C复合材料的毁灭性破坏。因此对用作高温热结构材料的C/C复合材料必须进行相应的抗氧化保护。而目前单一抗氧化涂层工艺，涂层时间短，导致涂层的效果较差，但是长时间涂层又会在大气量、高压力的条件下，产品表面会出现积碳、碳黑、结壳等异常情况，这样情况下又必须对表面进行清理，清理后的产品表面的涂层又会遭到破坏，故而开发一种涂层时间长且产品表面又无需过多清理的抗氧化涂层工艺势在必行。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，现提出一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺及涂层，并提供如下技术方案：
[0005]一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺，其包括以下步骤：
[0006]步骤S10、将待涂层的基体置于沉积炉内，在保持沉积炉内压力相对稳定的基础上，小流量多次向沉积炉内通入天然气直至天然气总流量达到工艺要求，开始致密化涂层工艺20
‑
30小时；
[0007]步骤S20、将沉积炉内降压并降低天然气流量，继续致密化涂层工艺20
‑
30小时。
[0008]进一步地，步骤S10具体为：
[0009]步骤S11、将基体装入至沉积炉内，对沉积炉抽真空以排空沉积炉内的空气，然后将沉积炉升温至1000℃
‑
1150℃，将沉积炉内压力调整为1300Pa
‑
1800Pa；
[0010]步骤S12、向沉积炉外室内通140L/min
‑
160L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1700
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，再向沉积炉内室内通80L/min
‑
120L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1800
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空；
[0011]步骤S13、向沉积炉的内室内再通入40L/min
‑
60L/min天然气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1800
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，重复此步骤直至外室氮气流量为140L/min
‑
160L/min，内室氮气流量为80L/min
‑
120L/min，天然气流量为280L/
min
‑
320L/min，开始致密化涂层工艺。
[0012]进一步地，步骤S20具体为：
[0013]将沉积炉内的压力由1300
±
50Pa
‑
1700
±
50Pa降低至1000
±
50Pa
‑
14000
±
50Pa，保持内室及外室的氮气流量不变，将天然气流量下降至180L/min
‑
220L/min，继续致密化涂层工艺。
[0014]进一步地，该C/C复合材料抗氧化涂层工艺包括以下步骤：
[0015]步骤S11、将基体装入至沉积炉内，对沉积炉抽真空以排空沉积炉内的空气，然后将沉积炉升温至1070℃，将沉积炉内压力调整为1500Pa；
[0016]步骤S12、向沉积炉外室内通150L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1500
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，再向沉积炉内室内通100L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1500
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空；
[0017]步骤S13、向沉积炉的内室内再通入50L/min天然气，重新开启真空系统抽真空至压力在1500
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，重复此步骤直至外室氮气流量为150L/min，内室氮气流量为100L/min，天然气流量为300L/min，开始致密化涂层工艺25小时；
[0018]步骤S14、将沉积炉内的压力由1500Pa降低至1200Pa，保持内室及外室的氮气流量不变，将天然气流量下降至180L/min
‑
220L/min，继续致密化涂层工艺25小时；
[0019]步骤S15、将沉积炉内的压力由1500Pa降低至1200Pa，保持内室及外室的氮气流量不变，将天然气流量下降至180L/min
‑
220L/min，继续致密化涂层工艺25小时；
[0020]步骤S16、致密化涂层工艺结束后，停止通电，关闭真空系统，停止通入天然气，将氮气继续通入至沉积炉内至沉积炉内压力为常压时放气，待沉积炉内温度冷却至室温后停止通入氮气，在基体上获得抗氧化涂层。
[0021]进一步地，基体为埚邦，埚邦的装炉方式如下：多个埚邦分层叠放于沉积炉的进气分流板上后顶置一第一盖板，进气分流板与相邻埚邦之间、相邻埚邦之间、第一盖板与相邻埚邦之间均设置石墨垫块相隔，装料完成后将一限气筒套设于料柱外侧，限气筒的顶部盖设有第二盖板，至此完成单个料柱安装，将单个料柱吊入至沉积炉指定位置上。
[0022]进一步地，相邻埚邦之间呈反向叠放。
[0023]进一步地，位于底部的第一层埚邦倒扣并居中放置于沉积炉的进气分流板上，位于第一层埚邦埚口内外两侧的进气分流板上的进气孔均布于第一层埚邦的内外两侧，第一层埚邦与进气分流板之间布置有若干块第一石墨垫块，第二层埚邦呈开口向上叠放于第一层埚邦的顶部，第一层埚邦与第二层埚邦之间设置有若干块第二石墨垫块，第三层埚邦呈开口向下叠放于第二层埚邦的顶部，第二层埚邦与第三层埚邦之间布置有第三石墨垫块，第一盖板置于第三层埚邦的顶部，第一盖板与第三层埚邦之间布置有若干块第四石墨垫块。
[0024]进一步地，第一石墨垫块为凹形垫块，第一层埚邦的埚口边沿嵌入凹形垫块的开口内。
[0025]进一步地，第三石墨垫块为H形垫块，第三层埚邦的埚口边沿及第二层埚邦的埚口边沿分别嵌入H形垫块顶底两端的开口内。
[0026]一种C/C复合材料抗氧化涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种C/C复合材料抗氧化涂层工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10、将待涂层的基体置于沉积炉内，在保持沉积炉内压力相对稳定的基础上，小流量多次向沉积炉内通入天然气直至天然气总流量达到工艺要求，开始致密化涂层工艺20
‑
30小时；步骤S20、将沉积炉内降压并降低天然气流量，继续致密化涂层工艺20
‑
30小时。2.根据权利要求1所述的C/C复合材料抗氧化涂层工艺，其特征在于，步骤S10具体为：步骤S11、将基体装入至沉积炉内，对沉积炉抽真空以排空沉积炉内的空气，然后将沉积炉升温至1000℃
‑
1150℃，将沉积炉内压力调整为1300Pa
‑
1800Pa；步骤S12、向沉积炉外室内通140L/min
‑
160L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1700
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，再向沉积炉内室内通80L/min
‑
120L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1800
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空；步骤S13、向沉积炉的内室内再通入40L/min
‑
60L/min天然气，重新开启真空系统抽真空至压力在1300
±
50Pa
‑
1800
±
50Pa范围内稳定后停止抽真空，重复此步骤直至外室氮气流量为140L/min
‑
160L/min，内室氮气流量为80L/min
‑
120L/min，天然气流量为280L/min
‑
320L/min，开始致密化涂层工艺。3.根据权利要求2所述的C/C复合材料抗氧化涂层工艺，其特征在于，步骤S20具体为：将沉积炉内的压力由1300
±
50Pa
‑
1700
±
50Pa降低至1000
±
50Pa
‑
14000
±
50Pa，保持内室及外室的氮气流量不变，将天然气流量下降至180L/min
‑
220L/min，继续致密化涂层工艺。4.根据权利要求3所述的C/C复合材料抗氧化涂层工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤S11、将基体装入至沉积炉内，对沉积炉抽真空以排空沉积炉内的空气，然后将沉积炉升温至1070℃，将沉积炉内压力调整为1500Pa；步骤S12、向沉积炉外室内通150L/min氮气，重新开启真空系统抽真空至压力在1500
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕磊，魏立博，霍红星，杨荣清，段玉，
申请(专利权)人：青岛晶易新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：