陶瓷基复合涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能材料技术领域，特别涉及一种陶瓷基复合涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着航天技术的发展，空间力量已经成为21世纪实施国家安全与军事战略的主要依靠力量。航天飞行器再人大气过程中，由于强烈的气动加热，飞行器的头锥和机翼前缘的温度可高达1650°C，热防护系统是航天飞行器的4大关键技术之一。陶瓷基复合材料C/SiC已成为第二代空天飞行器最有发展前景的防热结构一体化材料，在热结构材料的构件中包括航天飞机和导弹的鼻锥、导翼、机翼和盖板等。
[0003]C/SiC复合材料在应用中存在的一个主要问题就是在高温下抗氧化性能较差。一方面是由于C/SiC复合材料由于材料的致密度较低;另一方面是由于SiC基体与纤维之间的热膨胀系数(CTE)不匹配，使得SiC基体上存在许多微小裂纹。这些微小裂纹在C/SiC复合材料的使用过程中会成为氧气腐蚀碳纤维的流动通道。因此，必须发展C/SiC复合材料的保护体系以阻止氧通过裂纹和开气孔向碳纤维的扩散。
[0004]现阶段解决的主要方法是对C/SiC材料表面进行抗氧化涂层处理，涂层的主要工艺有CVD法、溶胶-凝胶法等。但是存在的问题是C/SiC复合材料在加工和装备过程中会造成表面涂层有一定破坏，涂层的毁坏可能导致碳纤维暴露于燃气环境下，碳纤维的氧化将造成构件的失效，严重影响材料的正常使用。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种稳定性高的陶瓷基复合涂层。
[0006]此外，还提供一种陶瓷基复合涂层的制备方法。
[0007]—种陶瓷基复合涂层，包括如下质量分数的组份:
[0008]含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷:1%-99%;
[0009]填料:1%-99%;
[0010]所述含炔基聚硼硅氮烷和/或聚硅氮烷、所述填料的质量总和为100%。
[0011]在一些实施例中，所述含炔基聚硼硅氮烷是一种含有-C= C-的聚硅氮烷。
[0012]在一些实施例中，所述含炔基聚硅氮烷树脂是一种含有-C= C-的聚硼硅氮烷。
[0013]在一些实施例中，所述填料为熔金属Hf或Zr的氧化物、碳化物，所述氧化物为HfO2、ZrO2、所述碳化物为Hf C、ZrC。
[0014]在一些实施例中，所述填料的粒径在50-500nm之间。
[0015]在一些实施例中，所述填料的粒径在100-300nm之间
[0016]另外本发明还提供了一种陶瓷基复合涂层的制备方法，包括下述步骤:
[0017]步骤510:按质量比为(1%-99%):(1%-99%)将含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷、填料混合均匀，其中，所述含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷、所述填料的质量总和为100% ；
[0018]步骤S20:在上述混合物中添加有机溶剂稀释，经研磨、分散后，涂覆或浸渍在碳纤维上；
[0019]步骤S30:经步骤S20后得到的产物，于100 °C-400 °C进行固化交联，再在惰性气氛中，于900°C-1800°C进行高温裂解，形成耐高温的所述陶瓷基复合涂层。
[0020]在一些实施例中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、正庚烷中的至少一种。
[0021]在一些实施例中，所述固化的温度为150°C_350°C，所述惰性气氛为N2SAr,所述高温裂解的升温速度为5-10°C/min。
[0022]上述陶瓷基复合涂层，以含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷、纳填料为主要原料，以适当的有机溶剂稀释，经过研磨和分散，涂覆或浸渍在C/C材料上，然后进行固化交联、高温裂解后，形成耐高温陶瓷基复合涂层，上述陶瓷基复合涂层由于含有的炔基一方面有助于降低固化交联的温度，另一方面有助于涂层在在高温裂解过程中形成更多的自由碳，从而发生碳热还原形成难溶金属碳化物-SiC复合材料，不仅能够增强该陶瓷基复合涂层与碳材料或C-SiC等热烧蚀材料之间界面结合能力，而且可以发挥硅化物陶瓷和难熔金属化合物的双重优势，提高最终裂解涂层的耐温性，增加基材在高温、冲蚀等恶劣环境中的使用寿命，可应用于航空航天等耐高温烧蚀领域。
【附图说明】
[0023]图1为一实施方式的陶瓷基复合涂层的制备方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面主要结合附图及具体实施例对陶瓷基复合涂层及其制备方法作进一步详细的说明。
[0025]本发明提供的陶瓷基复合涂层，包括如下质量分数的组份:
[0026]含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷:1%-99%;
[0027]填料:1%-99%;
[0028]所述含炔基树脂、所述聚硼硅氮烷和/或聚硅氮烷树脂、所述填料的质量总和为100%。
[0029]可以了解，由于本发明采用了炔基树脂制备的耐高温陶瓷基复合涂层，含有的炔基不仅可以实现在更低温度下的固化交联，而且形成的涂层具有更好的柔韧性。
[0030]优选地，所述含炔基聚硼硅氮烷是一种含有-C= C-的聚硅氮烷。
[0031]优选地，所述含炔基聚硅氮烷树脂是一种含有-C= C-的聚硼硅氮烷。
[0032]优选地，所述填料为恪金属Hf或Zr的氧化物、碳化物，，所述氧化物为Hf02、Zr02、所述碳化物为HfC、ZrC。
[0033]优选地，所述填料的粒径在50-500nm之间，进一步地，所述填料的粒径在100-300nm之间。
[0034]如图1所示，一实施方式的陶瓷基复合涂层的制备方法，包括下述步骤:
[0035]步骤510:按质量比为(1%-99%):(1%-99%)的含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷、填料混合均匀，其中，所述含炔基聚硼硅氮烷和/或含炔基聚硅氮烷、所述填料的质量总和为100% ；
[0036]步骤S20:在上述混合物中添加有机溶剂稀释，经研磨、分散后，涂覆或浸渍在碳纤维上；
[0037]优选地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、正庚烷中的至少一种。
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