一種碳化硅纖維表面氧化鋁-氧化鈦復合涂層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氧化物涂層的制備方法，特別是涉及一種在碳化硅纖維表面氧化鋁-氧化鈦復合涂層的制備方法。
【背景技術】
[0002]碳化硅纖維是一種強度大、模量高、耐高溫、抗輻射、抗蠕變的高性能陶瓷纖維，廣泛應用于航空航天、武器裝備和核工業等高技術領域。碳化硅纖維具有一定的抗氧化性，但是在高溫環境下長期使用后也會發生氧化現象，通常可以采用在其表面制備氧化物陶瓷的方式來提高其抗氧化性。目前，制備氧化物陶瓷涂層的方式有很多，針對于不同的基體材料可以選擇不同的制備方法。
[0003]申請公布號為CN102491639A的中國發明專利公開了一種納米氧化鋁復合陶瓷涂層及其制備方法，涂層由熱噴涂方法制備得到，噴涂物料是由氧化鋁、氧化鋯和稀土氧化物混合融化經急速冷卻形成的玻璃顆粒。制備方法是:配制混合細粉料，將細粉料通過等熱噴槍熔融后直接噴射到常溫凈水中，再烘干過篩得到氧化鋁基玻璃顆粒，最后熱噴涂制備陶瓷涂層。該發明的涂層是分布均勻的納米結構，具有優良的機械性能。但是該發明比較適用于金屬基體，不太適用于碳化硅纖維基體。
[0004]申請公布號為CN104213099A的中國發明專利公開了一種碳化娃纖維表面氧化物陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟:(I)將碳化硅纖維去膠、清洗；(2)放入ALD反應室內，反復抽真空，置換氮氣三次；(3)根據沉積氧化物涂層的類型，選擇反應前驅體，設置參數；(4)在氮氣或氬氣攜帶下將前驅體蒸汽引入到ALD反應室中；(5)用氮氣或氬氣吹掃反應室；(6)在氮氣或氬氣攜帶下將氧源蒸汽引入到ALD反應室中；(7)用氮氣或氬氣吹掃反應室；(8)重復步驟(4)-步驟(7)，直到沉積所需涂層厚度；(9)放入高溫管式爐中，在氮氣保護下進行熱處理即成。該發明制備的氧化物陶瓷涂層均勻、致密、雜質少而且厚度可精確控制。但是該發明的操作步驟十分繁瑣，對于設備的要求很高，制造成本很大，不利于大規模的推廣使用。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種在碳化硅纖維表面氧化鋁-氧化鈦復合涂層的制備方法。
[0006]為實現本發明的目的采用的技術方案是:提供了一種碳化硅纖維表面氧化物涂層，其特征在于所述氧化物涂層的厚度為I?10 μ m，所述氧化物涂層的組分包括氧化鋁和氧化鈦。
[0007]本發明還提供了一種碳化硅纖維表面氧化物涂層的制備方法，其特征在于是按照下列步驟實現:
(I)按照比例混合鋁的有機醇化合物和鈦的有機醇化合物，然后倒入適量的去離子水中，得到混合溶液，再將混合溶液在機械攪拌的同時于75?100°C的恒溫水浴鍋中加熱回流10?20小時；
(2)向上述加熱后的混合溶液中加入適量乳酸或醋酸溶液，充分攪拌均勻后在50?100°C之間恒溫反應2?5小時，得到透明溶膠；
(3)將以上制備的溶膠放在密封容器中，留出至少30%的空間，再加熱至150?250°C保溫5?15小時；
(4)取出保溫后的溶膠，將經過去膠、超聲清洗后的碳化硅纖維束或纖維編織體浸沒在溶膠中5分鐘，然后從溶膠中取出碳化硅纖維布或纖維編織體，放在空氣中晾干，完成一次浸漬，重復上述浸漬過程20?30次，完成溶膠浸漬涂覆；
(5)將上述過程獲得的樣品放在烘箱中，以5?15°C/min的速率升溫至700?1000°C，保溫2?5小時后取出，最終制得碳化硅纖維表面的氧化物涂層。
[0008]其中，步驟(I)中鋁的有機醇化合物、鈦的有機醇化合物、去離子水的配比為(I?5g):(0.1 ?lg):(10 ?50ml)。
[0009]其中，步驟(2)中乳酸或醋酸溶液的濃度為0.5?2mol/L，乳酸或醋酸溶液的體積占去離子水的5%?20%。
[0010]應用效果:本發明與現有技術相比，具有以下優點:(1)制備工藝簡單、對設備的要求較低、成本較低，適合大規模推廣使用；(2)本發明制備的氧化物涂層致密均勻，結合了氧化鋁和氧化鈦的性能優點，可以廣泛應用于抗氧化、防腐蝕、防熱、防氣體滲透等技術領域；(3) 二氧化鈦具有吸濕性高的特點，能提高氧化物漿料在纖維束中的滲透，增加碳化硅纖維編織物的致密化速度；(4) 二氧化鈦是世界上最白的材料，能夠改變碳化硅纖維增強陶瓷基復合材料的顏色。
【具體實施方式】
[0011]下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。
[0012]實施例1
(I)將40g異丙醇鋁、8g異丙醇鈦混合后加入400ml去離子水中，得到混合溶液，再將混合溶液在機械攪拌的同時于80°C的恒溫水浴鍋中加熱回流15小時；(2)向上述加熱后的混合溶液中加入40ml濃度為lmol/L的乳酸溶液，充分攪拌均勻后在70°C之間恒溫反應3小時，得到透明溶膠；(3)將以上制備的溶膠放在密封容器中，留出至少30%的空間，再加熱至200°C保溫8小時；(4)取出保溫后的溶膠，將經過去膠、超聲清洗后的碳化硅纖維束浸沒在溶膠中5分鐘，然后從溶膠中取出碳化硅纖維布，放在空氣中晾干，完成一次浸漬，重復上述浸漬過程20次，完成溶膠浸漬涂覆；(5)將上述過程獲得的樣品放在烘箱中，以10°C /min的速率升溫至800°C，保溫3小時后取出，最終制得碳化硅纖維表面的氧化物涂層。
[0013]實施例2
(I)將SOg異丁醇鋁、16g異丁醇鈦混合后加入800ml去離子水中，得到混合溶液，再將混合溶液在機械攪拌的同時于90°C的恒溫水浴鍋中加熱回流18小時；(2)向上述加熱后的混合溶液中加入80ml濃度為lmol/L的乳酸溶液，充分攪拌均勻后在90°C之間恒溫反應3小時，得到透明溶膠；(3)將以上制備的溶膠放在密封容器中，留出至少30%的空間，再加熱至200°C保溫12小時；(4)取出保溫后的溶膠，將經過去膠、超聲清洗后的碳化硅纖維編織體浸沒在溶膠中5分鐘，然后從溶膠中取出碳化硅纖維編織體，放在空氣中晾干，完成一次浸漬，重復上述浸漬過程25次，完成溶膠浸漬涂覆；(5)將上述過程獲得的樣品放在烘箱中，以10°C /min的速率升溫至900°C，保溫4小時后取出，最終制得碳化硅纖維表面的氧化物涂層。
[0014]上述僅為本發明的兩個【具體實施方式】，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種在碳化硅纖維表面氧化鋁-氧化鈦復合涂層的制備方法，該氧化物涂層的厚度 為I?10 μ m，組分包括氧化鋁和氧化鈦，其特征在于包括以下操作步驟: (1)按照比例混合鋁的有機醇化合物和鈦的有機醇化合物，然后倒入適量的去離子水中，得到混合溶液，再將混合溶液在機械攪拌的同時于75?100°C的恒溫水浴鍋中加熱回流10?20小時，鋁的有機醇化合物、鈦的有機醇化合物、去離子水的配比為(I?5g):(0.1 ?Ig): (10 ?50ml)； (2)向上述加熱后的混合溶液中加入適量乳酸或醋酸溶液，充分攪拌均勻后在50?100°C之間恒溫反應2?5小時，得到透明溶膠，乳酸或醋酸溶液的濃度為0.5?2mol/L，乳酸或醋酸溶液的體積占去離子水的5%?20% ； (3)將以上制備的溶膠放在密封容器中，留出至少30%的空間，再加熱至150?250°C保溫5?15小時； (4)取出保溫后的溶膠，將經過去膠、超聲清洗后的碳化硅纖維束或纖維編織體浸沒在溶膠中5分鐘，然后從溶膠中取出碳化硅纖維布或纖維編織體，放在空氣中晾干，完成一次浸漬，重復上述浸漬過程20?30次，完成溶膠浸漬涂覆； (5)將上述過程獲得的樣品放在烘箱中，以5?15°C/min的速率升溫至700?1000°C，保溫2?5小時后取出，最終制得碳化硅纖維表面的氧化物涂層。
【專利摘要】本發明提供了一種在碳化硅纖維表面氧化鋁-氧化鈦復合涂層的制備方法，所述氧化物涂層的組分包括氧化鋁和氧化鈦，具體制備方法包括下述步驟：首先將鋁的有機醇化合物、鈦的有機醇化合物和去離子水按比例混合加熱回流反應，然后向溶液中加熱乳酸或醋酸，恒溫反應后得到透明溶膠，將溶膠放在密封容器中保溫一段時間，接著將清洗后的碳化硅纖維放在溶膠中完成浸漬涂覆，最后將獲得的樣品在高溫下保溫一段時間，制得碳化硅纖維表面的氧化物涂層。本發明制備的氧化物涂層致密均勻，結合了氧化鋁和氧化鈦的性能優點，可以廣泛應用于抗氧化、防腐蝕、防熱、防氣體滲透等技術領域。
【IPC分類】C04B41/87
【公開號】CN105175025
【申請號】
【發明人】陳照峰, 王飛
【申請人】蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月5日