專利名稱：：碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種金屬制品的表面加工工藝，特別是航空剎車件的氧化防護加工
技術領域：
。技術背景碳/碳復合材料是一種在350°C以上就開始緩慢氧化的材料，該類材料在高溫條件下的使用必須采取氧化防護措施，作為航空剎車材料的應用，飛機在著陸的過程中，飛機所有動能的60%到80%在很短的時間(20秒到50秒)內(nèi)轉化為熱能，使得碳/碳復合材料剎車件的溫度急劇升高。根據(jù)能量和熱庫的設計不同，溫度范圍可以達到500°C-120°C。如果碳/碳復合材料發(fā)生了氧化，就會使得其機械性能迅速下降，所有的鍵槽傳動力矩的部分都有可能失效，造成著陸事故。另外，氧化還會使碳/碳復合材料的摩擦磨損性能發(fā)生較大的變化，使飛機在剎車時的可操控性能大幅度下降。為此，氧化防護技術的好壞直接決定了碳/碳復合材料是否能夠用于制造航空剎車件。由于，采用基體改性的方法容易使碳/碳復合材料的摩擦磨損性能發(fā)生不易控制的改變，給飛機的剎車制動性能帶來不良影響，所以目前通用的做法都是采用在非摩擦面涂敷氧化防護涂層的辦法進行碳/碳復合材料航空剎車件的抗氧化?？寡趸繉臃譃楸砻娓采w類涂層和表面改性類涂層兩類。表面改性類涂層的使用溫度一般較低，一般在80(TC以下使用，這類涂層一般使用壽命較長，不易損壞。俗稱低溫長壽命涂層。另一類表面覆蓋類涂層，這類涂層主要是在碳/碳復合材料的表面覆蓋上一層致密的膜，涂層起著隔絕空氣的作用。這類涂層的一般是用壽命較短，但使用溫度較高。最高適用溫度可達到2000'C以上，但時間較短，一般長時間的使用不超過100(TC。主要是因為此類涂層一般情況下同碳/碳復合材料的熱脹系數(shù)存在差異，再加上碳/碳復合材料同一般的其他材料的結合性能較差，在反復熱振的條件下會出現(xiàn)大量的微裂紋使得涂層失效。從而造成碳/碳復合材料的高溫氧化。為了能克服以上各工藝缺陷，有一種碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護加工方法，先在剎車件的最內(nèi)層采用碳/碳復合材料表面氧化活性進行鈍化，再在鈍化層外時行空氣阻斷處理，在最外層進行涂層和基體之間熱脹系數(shù)的匹配處理。發(fā)明人綜合考慮①碳/碳復合材料與不同材料的結合性和②不同材料對碳/碳復合材料表面的氧化活性的影響.通過采用多層涂敷的辦法綜合利用材料各種優(yōu)良特性，達到綜合最優(yōu)的抗氧化效果。采用分三次進行不同的功能梯度的航空剎車件三層涂層方法，最終在工件表面形成三種不同功能梯度。涂層三層的特性各有不同，第一層主要是碳/碳復合材料的表面改性，以及利用硅碳和硼以及碳化硼和碳材料的結合性，形成一個表面改性層+結合性過渡層。所以第一層主要成分是硼、硅及其碳化物和少量氧化物。第二層主要是阻斷層，組要是起到隔斷空氣的作用。所以該層的主要成分是陶瓷成分為主。阻斷分為物理阻斷好化學阻斷兩種方式。第三層的主要作用是自愈合層，主要是為了克服在熱振條件下產(chǎn)生的大量的微裂紋。由于涂層和碳/碳復合材料基體存在有較為明顯熱脹系數(shù)差異，特別是碳/碳復合材料的熱脹系數(shù)在不同的方向也不盡相同，不可避免的在熱振過程中產(chǎn)生較大的形變差異引起的應力，從而造成涂層產(chǎn)生大量的目視不可見的微裂紋，這種微裂紋的產(chǎn)生極易導致涂層抗氧化能力的失效。第三層涂層的自愈合能力就顯得極為重要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于發(fā)明與上述方法配套的用于空氣阻斷的碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料。本發(fā)明由粉料B、溶劑B和磷酸酯混合后制得；所述粉料B由SiC、BC、B203、Zr02、Al、A1203、Si、B和Ce02組成；所述溶劑B由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成。所述粉料B由SiC、BC、B203、Zr02、Al、A1203、Si、B和Ce02組成。所述溶劑B由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成。本發(fā)明所述粉料B、溶劑B和磷酸酯的重量比為7:12:1。通過本發(fā)明方法制成的涂層懸浮液經(jīng)特殊的工藝可在碳/碳復合材料航空剎車件形成的鈍化層表面形成良好的空氣阻斷層，還方便了后道工藝的加工，最終形成的產(chǎn)品達到設計要求。本發(fā)明所述粉料B中SiC、BC、B203、Zr02、Al、A1203、Si、B和Ce02占粉料B總重量的百分比分別為2040%、25%、1030%、312%、226%、317%、1217%、2040%和0.510%。其中，溶劑B中硅溶膠和磷酸二氫鋁的質(zhì)量比為9:1。另，本發(fā)明所述粉料B中SiC、BC、B203、Zr02、Al、A1203、Si、B和Ce02的平均粒度不大于38微米。目的是使的涂層中的各種成分分布得均勻性得到控制，以便在高溫處理時成型后的涂層均勻。具體實施方式一、涂層配制1、各涂層粉料的配制各涂層粉料的力度均應小于3838um，經(jīng)過12(TC烘干后置于絕干條件下保存。配比見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注各粉料原料的平均粒度不大于38微米。2、溶劑的配制溶劑A體積比甲苯正丁醇=7:3溶劑B質(zhì)量比硅溶膠磷酸二氫鋁=9:1溶劑C體積比二甲苯丙酮正丁醇=4:5:l3、粘結劑質(zhì)量比有機硅樹脂固化劑=20:1。4、表面活性劑采用磷酸酯。5、料漿配制(1)將粉料A用溶劑A溶解，加入粘結劑，混合均勻后制得涂層料漿A。其中，粉料A、溶劑A和粘結劑的重量比為5:12:3。(2)將粉料B用溶劑B溶解，加入磷酸酯，混合均勻后制得涂層料漿B。其中，粉料B、溶劑B和磷酸酯的重量比為7:12:1。(3)將粉料C用溶劑C溶解，加入粘結劑，混合均勻后制得涂層料漿C。其中，粉料C、溶劑C和粘結劑的重量比為5:14:i。二、加工工藝1、鈍化(1)采用超聲波清洗的方法將碳/碳復合材料航空剎車件的表面洗干凈后烘干，待用。(2)將涂層料漿A刷涂于碳/碳復合材料剎車件的非摩擦表面，置于22(TC條件下烘干固化2小時后取出。(3)在160(TC真空條件下進行反應燒結，保溫1小時，形成鈍化層。在配制涂層料漿的過程中，根據(jù)所需要的涂層厚度調(diào)整有機硅和溶劑的比例。通常采用的厚度值為8微米時每100克粉料的溶劑配給量應為1.4升。在涂敷的過程中，有溶劑的揮發(fā)發(fā)生時，可隨時根據(jù)現(xiàn)場情況適量添加溶劑量，調(diào)至初始的粘稠度即可。2、空氣阻斷處理-(1)將涂層料漿B在加熱攪拌器上加熱并同時攪拌40分鐘后備用，保溫溫度為8(TC。并控制涂層料漿B的粘稠度控制值為常溫下粘度杯流凈時間6秒到10秒。(2)在涂敷之前，碳/碳復合材料航空剎車件需要預熱到12(TC。G)在鈍化層外，采用涂層料漿B涂敷之后，在24(TC環(huán)境溫度下烘干固化2小時，取出。(4)在90(TC、真空條件下熱處理l小時，形成空氣阻斷層。3、涂層和基體之間熱脹系數(shù)的匹配處理(1)將涂層料漿C在加熱攪拌器上加熱并同時攪拌40分鐘后備用，保溫溫度為80°C。(2)在涂敷之前，碳/碳復合材料航空剎車件需要預熱到12(TC。(3)在空氣阻斷層外，采用涂層料漿C涂敷之后，在24(TC環(huán)境溫度下烘干固化2小時，取出。(4)在90(TC、真空條件下熱處理l小時，形成最外層，即涂層和基體之間熱脹系數(shù)的匹配處理層。4、注意點所有的烘干固化均在常壓下進行，采用烘箱烘干，烘箱為半開放狀態(tài)。權利要求1、碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，其特征在于由粉料B、溶劑B和磷酸酯混合后制得；所述粉料B由SiC、BC、B2O3、ZrO2、Al、Al2O3、Si、B和CeO2組成；所述溶劑B由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成。2、根據(jù)權利要求1所述碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，其特征在于所述粉料B、溶劑B和磷酸酯的重量比為7:12:1。3、根據(jù)權利要求1所述碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，其特征在于所述粉料B中SiC、BC、B203、Zr02、Al、Al2。3、Si、B和Ce02占粉料B總重量的百分比分別為2040%、25%、1030%、312%、226%、317。/。、1217%、2040%和0.510%。4、根據(jù)權利要求1所述碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，其特征在于所述溶劑B中硅溶膠和磷酸二氫鋁的質(zhì)量比為9:1。5、根據(jù)權利要求1或2或3或4所述碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，其特征在于所述粉料B中SiC、BC、B203、Zr02、Al、A1203、Si、B和Ce02的平均粒度不大于38微米。全文摘要碳/碳復合材料航空剎車件的氧化防護空氣阻斷層涂料，涉及一種金屬制品的表面加工工藝，特別是航空剎車件的氧化防護加工
技術領域：
。由粉料B、溶劑B和磷酸酯混合后制得；所述粉料B由SiC、BC、B₂O₃、ZrO₂、Al、Al₂O₃、Si、B和CeO₂組成；所述溶劑B由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成。其中，粉料B由SiC、BC、B₂O₃、ZrO₂、Al、Al₂O₃、Si、B和CeO₂組成。溶劑B由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成。通過本發(fā)明方法制成的涂層懸浮液經(jīng)特殊的工藝可在碳/碳復合材料航空剎車件形成的鈍化層表面形成良好的空氣阻斷層，還方便了后道工藝的加工，最終形成的產(chǎn)品達到設計要求。文檔編號C04B41/81GK101328077SQ200810022008公開日2008年12月24日申請日期2008年7月17日優(yōu)先權日2008年7月17日發(fā)明者孫文革,居小平,昕鄧申請人:居小平;鄧昕;孫文革