一种碳纤维编织物表面涂敷sic保护层的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于对碳纤维(包括石墨化碳纤维)及其延续产品的高温防氧化处理技术。特别是一种碳纤维编织物表面涂敷SIC保护层的方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维(包括石墨化碳纤维)以其独有的高比强度成为复合材料的首选而得到广泛应用，但在空气环境中，特别是高温环境下易氧化而受到很大局限。然而，碳纤维做复合材料更多地应用在航空和航天领域，其所处工作环境温度变化幅度很大，如何防止氧化是结构设计中十分重要的问题。
[0003]碳化硅具有良好的高温适应性和理想的强度和硬度，但普通的方法很难实现SIC层对碳纤维的涂敷，在复合材料领域用SIC表面涂层来作为碳纤维的保护层最为理想。但至今为止没有找到实现此目的的工艺方法，而成为本领域科技人员所热门的研究题目。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为碳纤维编织物设计一个表面上涂敷SIC保护层的方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
利用高频感应线圈在碳纤维编织物面层会激发出一个强大的感应电流。所产生的感应涡流瞬时可使局部产生1000°c以上的高温，如果同时在高温区域喷吹三氯甲基硅烷和氢气的方式，便可在高温区域产生Sic气相沉积，就能形成SIC层于碳纤维表层的牢固结合。连续移动感应线圈及将通有反应混合气的喷嘴同步位移,使产生感应高温的编织物表面由局域高温扫描全部织物的外表面，同时SIC气相沉积层区域也随之扩大到全部外表面，形成完整而致密的SIC表面层涂敷，这就形成了完整的高温下的防氧化保护层。以上加工过程是在密封容器内进行的，操作在密封容器内保持三氯甲基硅烷的气氛下完成的。
【附图说明】
[0006]图1为本发明的加工方法示意图。
[0007]其中:1.密封容器，1A.三氯甲基硅烷充气口， 1B.尾气排放口，2.待加工碳纤维编织物，2A.形胎，3.平行双线式高频感应圈，4.混合气体喷嘴，4A.混合气充气口，5.定位陶瓷支架，6.伺服机构，7.高频电源，8.匹配调节器。
【具体实施方式】
[0008]结合附图1对本发明所涉及的方法以及实施过程进一步说明，首先是借助动态扫描式的平行双线式高频感应圈3和同步位移的混合气体喷嘴4实现SIC层的逐区涂敷，三氯甲基硅烷和氢气混合后在1200°C — 1350°C高温条件下会发生反应，氯原子与氢结合成HCI随尾气排出。所生成的SIC在炽热区域内沉积下来形成SIC涂层，随着伺服机构的驱动沉积区域会在全表面扫描式的位移将SIC涂层随工艺扩展到全部织物表层，这对平面、旋转几何面组合的编织形体均可实现，仅是伺服机构的设计与配合问题。
[0009]所采用的高频电源7为13.56MHz的工业高频振荡电源，通过匹配调节器(8)将高频能量加在平行双线式高频感应圈(3)上，就会在该线圈调整到距碳纤维织物表层5-15mm时激励出强大的感应涡流在碳纤维表面层形成1200°C—1350°C高温，为产生气相沉积反应创造了条件。
[0010]平行双线式高频感应圈3中的平行线间距为10_20mm之间，中间设置一个扁口的混合气体喷嘴4，所通入三氯甲基硅烷和氢气混合气体恰好喷在1200°C — 1350°C的炽热碳纤维织物表层，产生反应后生成的SIC沉积留在加热区，所生成的HCI随过量的三氯甲基硅烷成为尾气排出，HCI吸收后将尾气中的三氯甲基硅烷气体回收再利用。
[0011]平行双线式高频感应圈3与扁状的混合气体喷嘴4共同组装在一个可移动的定位陶瓷支架5上，定位陶瓷支架5定位在可移动的伺服机构6上，使混合气体喷嘴4的出口喷气方向指向高频感应下的润流加热区域内，这样随着定位陶瓷支架5的移动,二者同步位移实现对碳纤维扫描式的逐区涂敷作业，此时如果将碳纤维织物所制成的具体产品用形胎2A支撑定位，并在伺服机构6的驱动下缓缓移动，即对应平行双线式高频感应圈3及混合气体喷嘴4做相对的运动。由以上的表述看出碳纤维织物表面在伺服机构6的驱动下相对于平行双线式高频感应圈3和混合气体喷嘴4做相对的运动可以实现对碳纤维编织物整体外平面的喷涂扫描。
[0012]如果是单一的平面或旋转几何面则对应的伺服机构就仅是简单的平行驱动，或旋转驱动。如果是平面、旋转几何面的结合形体，其加工操作中的伺服机构应做相应的设计，复杂一点而已，仍可采用本发明所述的方法来完成对复杂曲面的SIC层涂敷。
[0013]利用本发明所述的方法，全部加工是在密封容器I内完成，并在三氯甲基硅烷气氛中进行的，可以很方便地对复杂形状的碳纤维编织物表层实现SIC层涂敷，从而使碳纤维得到了一层强有力的高温保护层，使其应用有更广泛的适应性。
【主权项】
1.一种碳纤维编织物表面涂敷Sic保护层的方法，其特征在于:该方法是在密封容器(I)内采取对织物表面局部高频加热的同时喷吹三氯甲基硅烷和氢气混合气的方式，使编织物表面对应局部区域在产生感应高温的同时发生Sic气相沉积，连续移动平行双线式高频感应圈(3)并同步移动混合气体喷嘴(4)，使感应发热与气相沉积区域扫描整个编织物表面，从而形成碳纤维编织物表面的抗氧化SIC保护层。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维（包括石墨化碳纤维）编织物表面涂敷SIC保护层的方法，该方法采用平行双线式高频感应线圈接近碳纤维表面层激励产生强大涡流生成表面局部区域高温，在此时向该高温区域内喷射三氯甲基硅烷和氢气的混合气体，产生反应后生成的SIC沉积高温区域形成结合紧密的SIC保护层，借助感应线圈与同步喷嘴的扫描式位移实现整体织物外表层涂敷SIC保护层的目的。全部操作在密封容器内完成，借助充入密封容器三氯甲基硅烷形成正压，反应尾气中大量的三氯甲基硅烷回收再利用，生成物HCL用化学法分离。
【IPC分类】C23C16-46, C23C16-32
【公开号】CN104651803
【申请号】CN201310599799
【发明人】鞠洪建
【申请人】大连惟康科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月25日