一種碳纖維編織物表面涂敷sic保護(hù)層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于對碳纖維(包括石墨化碳纖維)及其延續(xù)產(chǎn)品的高溫防氧化處理技術(shù)。特別是一種碳纖維編織物表面涂敷SIC保護(hù)層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維(包括石墨化碳纖維)以其獨(dú)有的高比強(qiáng)度成為復(fù)合材料的首選而得到廣泛應(yīng)用，但在空氣環(huán)境中，特別是高溫環(huán)境下易氧化而受到很大局限。然而，碳纖維做復(fù)合材料更多地應(yīng)用在航空和航天領(lǐng)域，其所處工作環(huán)境溫度變化幅度很大，如何防止氧化是結(jié)構(gòu)設(shè)計中十分重要的問題。
[0003]碳化硅具有良好的高溫適應(yīng)性和理想的強(qiáng)度和硬度，但普通的方法很難實現(xiàn)SIC層對碳纖維的涂敷，在復(fù)合材料領(lǐng)域用SIC表面涂層來作為碳纖維的保護(hù)層最為理想。但至今為止沒有找到實現(xiàn)此目的的工藝方法，而成為本領(lǐng)域科技人員所熱門的研究題目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為碳纖維編織物設(shè)計一個表面上涂敷SIC保護(hù)層的方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
利用高頻感應(yīng)線圈在碳纖維編織物面層會激發(fā)出一個強(qiáng)大的感應(yīng)電流。所產(chǎn)生的感應(yīng)渦流瞬時可使局部產(chǎn)生1000°c以上的高溫，如果同時在高溫區(qū)域噴吹三氯甲基硅烷和氫氣的方式，便可在高溫區(qū)域產(chǎn)生Sic氣相沉積，就能形成SIC層于碳纖維表層的牢固結(jié)合。連續(xù)移動感應(yīng)線圈及將通有反應(yīng)混合氣的噴嘴同步位移,使產(chǎn)生感應(yīng)高溫的編織物表面由局域高溫掃描全部織物的外表面，同時SIC氣相沉積層區(qū)域也隨之?dāng)U大到全部外表面，形成完整而致密的SIC表面層涂敷，這就形成了完整的高溫下的防氧化保護(hù)層。以上加工過程是在密封容器內(nèi)進(jìn)行的，操作在密封容器內(nèi)保持三氯甲基硅烷的氣氛下完成的。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的加工方法示意圖。
[0007]其中:1.密封容器，1A.三氯甲基硅烷充氣口， 1B.尾氣排放口，2.待加工碳纖維編織物，2A.形胎，3.平行雙線式高頻感應(yīng)圈，4.混合氣體噴嘴，4A.混合氣充氣口，5.定位陶瓷支架，6.伺服機(jī)構(gòu)，7.高頻電源，8.匹配調(diào)節(jié)器。
【具體實施方式】
[0008]結(jié)合附圖1對本發(fā)明所涉及的方法以及實施過程進(jìn)一步說明，首先是借助動態(tài)掃描式的平行雙線式高頻感應(yīng)圈3和同步位移的混合氣體噴嘴4實現(xiàn)SIC層的逐區(qū)涂敷，三氯甲基硅烷和氫氣混合后在1200°C — 1350°C高溫條件下會發(fā)生反應(yīng)，氯原子與氫結(jié)合成HCI隨尾氣排出。所生成的SIC在熾熱區(qū)域內(nèi)沉積下來形成SIC涂層，隨著伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動沉積區(qū)域會在全表面掃描式的位移將SIC涂層隨工藝擴(kuò)展到全部織物表層，這對平面、旋轉(zhuǎn)幾何面組合的編織形體均可實現(xiàn)，僅是伺服機(jī)構(gòu)的設(shè)計與配合問題。
[0009]所采用的高頻電源7為13.56MHz的工業(yè)高頻振蕩電源，通過匹配調(diào)節(jié)器(8)將高頻能量加在平行雙線式高頻感應(yīng)圈(3)上，就會在該線圈調(diào)整到距碳纖維織物表層5-15mm時激勵出強(qiáng)大的感應(yīng)渦流在碳纖維表面層形成1200°C—1350°C高溫，為產(chǎn)生氣相沉積反應(yīng)創(chuàng)造了條件。
[0010]平行雙線式高頻感應(yīng)圈3中的平行線間距為10_20mm之間，中間設(shè)置一個扁口的混合氣體噴嘴4，所通入三氯甲基硅烷和氫氣混合氣體恰好噴在1200°C — 1350°C的熾熱碳纖維織物表層，產(chǎn)生反應(yīng)后生成的SIC沉積留在加熱區(qū)，所生成的HCI隨過量的三氯甲基硅烷成為尾氣排出，HCI吸收后將尾氣中的三氯甲基硅烷氣體回收再利用。
[0011]平行雙線式高頻感應(yīng)圈3與扁狀的混合氣體噴嘴4共同組裝在一個可移動的定位陶瓷支架5上，定位陶瓷支架5定位在可移動的伺服機(jī)構(gòu)6上，使混合氣體噴嘴4的出口噴氣方向指向高頻感應(yīng)下的潤流加熱區(qū)域內(nèi)，這樣隨著定位陶瓷支架5的移動,二者同步位移實現(xiàn)對碳纖維掃描式的逐區(qū)涂敷作業(yè)，此時如果將碳纖維織物所制成的具體產(chǎn)品用形胎2A支撐定位，并在伺服機(jī)構(gòu)6的驅(qū)動下緩緩移動，即對應(yīng)平行雙線式高頻感應(yīng)圈3及混合氣體噴嘴4做相對的運(yùn)動。由以上的表述看出碳纖維織物表面在伺服機(jī)構(gòu)6的驅(qū)動下相對于平行雙線式高頻感應(yīng)圈3和混合氣體噴嘴4做相對的運(yùn)動可以實現(xiàn)對碳纖維編織物整體外平面的噴涂掃描。
[0012]如果是單一的平面或旋轉(zhuǎn)幾何面則對應(yīng)的伺服機(jī)構(gòu)就僅是簡單的平行驅(qū)動，或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。如果是平面、旋轉(zhuǎn)幾何面的結(jié)合形體，其加工操作中的伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)做相應(yīng)的設(shè)計，復(fù)雜一點(diǎn)而已，仍可采用本發(fā)明所述的方法來完成對復(fù)雜曲面的SIC層涂敷。
[0013]利用本發(fā)明所述的方法，全部加工是在密封容器I內(nèi)完成，并在三氯甲基硅烷氣氛中進(jìn)行的，可以很方便地對復(fù)雜形狀的碳纖維編織物表層實現(xiàn)SIC層涂敷，從而使碳纖維得到了一層強(qiáng)有力的高溫保護(hù)層，使其應(yīng)用有更廣泛的適應(yīng)性。
【主權(quán)項】
1.一種碳纖維編織物表面涂敷Sic保護(hù)層的方法，其特征在于:該方法是在密封容器(I)內(nèi)采取對織物表面局部高頻加熱的同時噴吹三氯甲基硅烷和氫氣混合氣的方式，使編織物表面對應(yīng)局部區(qū)域在產(chǎn)生感應(yīng)高溫的同時發(fā)生Sic氣相沉積，連續(xù)移動平行雙線式高頻感應(yīng)圈(3)并同步移動混合氣體噴嘴(4)，使感應(yīng)發(fā)熱與氣相沉積區(qū)域掃描整個編織物表面，從而形成碳纖維編織物表面的抗氧化SIC保護(hù)層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維（包括石墨化碳纖維）編織物表面涂敷SIC保護(hù)層的方法，該方法采用平行雙線式高頻感應(yīng)線圈接近碳纖維表面層激勵產(chǎn)生強(qiáng)大渦流生成表面局部區(qū)域高溫，在此時向該高溫區(qū)域內(nèi)噴射三氯甲基硅烷和氫氣的混合氣體，產(chǎn)生反應(yīng)后生成的SIC沉積高溫區(qū)域形成結(jié)合緊密的SIC保護(hù)層，借助感應(yīng)線圈與同步噴嘴的掃描式位移實現(xiàn)整體織物外表層涂敷SIC保護(hù)層的目的。全部操作在密封容器內(nèi)完成，借助充入密封容器三氯甲基硅烷形成正壓，反應(yīng)尾氣中大量的三氯甲基硅烷回收再利用，生成物HCL用化學(xué)法分離。
【IPC分類】C23C16-46, C23C16-32
【公開號】CN104651803
【申請?zhí)枴緾N201310599799
【發(fā)明人】鞠洪建
【申請人】大連惟康科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月25日