CC复合材料的磷酸盐与硼系涂料的防氧化研究

　　Vol.34No.3复合材料的磷酸盐与硼系涂料的防氧化研究华兴航空机轮公46研究所陕西兴平713106杨尊社卢刚认曲德全楼建军赵文庆潘亚评lii5蜀0复合刹车材料在使用时必须进行防氧化处理。已得到使用的防氧化涂料有硼系和磷酸盐两类。通过恒温氧化试验和浸海水恒温氧化试验对两种防氧化涂料的防氧化效果进行了对比。结果显在长期使用条件下或在有氧化催化剂的术1.酸盐涂料具，好的防氧化能力复；合材料；防氧化；硼系涂料；磷酸盐涂料，复合材料具有良好的热物衷性能。因而其应用注注与高温条件相关。而，复合材料在高温氧化环境如空气中又存在容易氧化的问，所以它的应用始终伴随着防氧化技术的研究这课。

　　用于飞机制动的，复合材料正常刹车时，热库体容温度般为45，75，1而大能量刹车时则为55，85，刹车时为90160，7复1付料的起始1！1化温度受生产工和产品使用的环境影响般在450550炭材料防氧化处方法较多有包埋固，法。0法，1法。，去。等离子喷涂法电化学法。溶胶凝胶法刷涂喷涂法等。炭刹车盘产品通常采用刷涂或浸涂法。西方常用的涂料为硼系涂料和磷盐涂料两类。硼系涂料般含有硼。硼砂硼酸盐及其他填料，以有机物作为粘结剂，采用有机溶剂。成分较复杂，涂制件要经过高温处理*后的涂层是玻璃质的或陶瓷质的。磷盐涂料成分较简单，可采用氧化磷磷酸。磷酸盐及其他金属氧化物，以水为溶剂。涂制件经，温处理后能形成稳定的胂酸盐涂层。

　　国内早期研制成了能满足使用要求的硼系涂料。并己用于军民用飞机1.近年来又研制出磷盐涂料，它具有良好的氧化保护性能；本课在同种，复合材料试样上分别涂覆硼系和磷盐涂料，模拟炭刹车盘使用条件进行恒温氧化试验和浸海水恒温氧化试验。以比较两种涂层的保护效果，2试验2.1试样及设备从我公司生产的3.302型以0复合材料刹车盘上切取炭试块尺寸为，18，加5，1清洗饥后。涂。

　　分别用30403硼系涂料和新研制的磷盐涂料涂覆试块，涂料原材料的选用考虑了以下因素首先能阻止氧气向基体内部扩散；其次原材料或原材料经过反应具有低挥发性，而且与基体粘结良，第能有效地阻止碳原子向外扩散。引起碳热还原反应；*后应与0.复合材料有较好的化学相容性和热机械匹配性。据此。硼系涂料以有机硅树脂液作粘接剂，以硼粉硅粉碳化硼粉硼砂及某些金属粉末作为填料配制涂料，涂覆；材料，经过高温热处理之后形成陶瓷玻璃封闭层。陶瓷部分在高显下起主要的防护作用。部分在较低的温度下起主要防护作用。磷酸盐涂料更接近于种酸性溶液。主要成分是磷酸磷酸猛，酸铬和数种酸溶性金属氧化物等，以水为溶剂。通过加热使所有固体材料溶化形成溶液涂料。其涂制工艺基本相同配制涂料搅拌涂刷炭试块烘干+热处理试样，试验设备主要有张之5148型双管电阻炉。13288光学读数分析天平。

　　2.2方决采用恒温空气氧化试验方法。中间多次称量试样，炉内温度800±10炉管内通入压缩空气，流量21池试样置于氧化铝烧舟内，定期取出空冷后称量，定期调换试样在烧舟中的位同时对1组试样浸以人工海水。试验前浸1次，2浸1次。

　　9再浸1次。人工海水参照美国人8041代用海水规范配1.其他试验条件同上。

　　3结沿与讨论恒温空气氧化试验分2组进行，每组各有1件磷盐涂层，0试样1.0系涂邑，试样2.未涂，试样31.第组试样不浸入人工海水，第2组试样浸3次人工海水。

　　十旦温空气氧化试验结果1和1.浸人工海水试样恒温氧化试验结果2和2氧化时间，g氧化时间作明2浸人工海水试样恒a，Jl氧化失重曲线由1可，试验的*初几个小时内，2=试样显了较少的失重。这是因为硼系涂层在高温下与氧气发生反应。形成硼氧化物金属氧化物等固体，使涂层重量，加，整个试样相应地减重较少。有时重量还会增加，但这并不说明；复合材料没有氧化或者氧化很少。14试样氧化失重曲线更接近于直线。说明它在氧化初期没有涂层增重现象。在整个氧化过程中失重速率较恒定。

　　在整个试验过程中14试样防氧化性能更好，其上的磷盐涂层很神般4有约0.05而2人的刚系涂厚。达；10.1.2.这说明磷盐对。0复合材料的保护以化学保护为主，而硼系涂层则以物理保护为主。无保护的，试样的氧化速率要高个数量级。

　　比较1和2可知。浸人工海水后无涂层试样和硼系涂层试样氧化更快而磷盐涂层试样几乎不受影响。这是因为人工海水中的钾盐钠盐等对碳质材料有氧化催化作用。而磷盐类化合物对钾盐钠盐等化合物有灭活作用。可使之失去催化作用。

　　经过长期研究发现，对炭材料氧化起催化作用的化学物质较多。而可作为氧化抑制别的物质邳甚少3.对欠量4种3样的化学物质，促进和催化炭材料与气态氧的氧化反应归纳可发现。

　　大部分单质倾向集中于周期181认调族元素的氧化物和易转变为氧化物的盐以及某些中间族元素，如，等兀素的氧化物。这些氧化物往往有若干种氧化态，即便是以非常小的杂质水平浓度存在于整体炭或分散的炭中，也能够对材料在氧化气氛中，如高温空气中的反应发挥深刻的影响。对于这种影响*可能的解释是炭的催化氧化和炭的催化气化反应涉及循环性的还原氧化过程，在还原氧化循环期间活性杂质被炭基质还原到较低的氧化状态，接着与环境中的氧反应，重新被氧化到较高的氧化状态，*终导致炭材料在与催化剂颗粒的接触点气化，而催化剂颗粒在反应期间往往具有移动性，在炭材料本步骤，或者确定可能形成的中间物质，例如氧化铁就是种炭材料氧化催化剂，在特定温度区间涉及的还原反应式应是该反应的标准自由能变量，r为负值，有利于炭材料在Fe催化氧化温度区间还原反应的进行。在炭基质与FeOFe2Q3的接触点发生气化，剩下的，6，在高温下也是种活泼的化合物，会与气体中的氧气发生再氧化反应这种还原氧化反应反复进行，加快了炭材料的氧化。

　　4结论磷盐涂料和硼系涂料对0复合刹车材料都具有良好硼系涂料以物理防护为主，磷盐涂料以化学防护为主。

　　在长时间的高温空气环境中，后者现出更好的防护性能。

　　碱金属碱土金属等金属元素的氧化物在特定条件下通过循环性还原氧化过程加速了，0复合材料的氧化速度，形成，0复合材料的氧化催化剂。磷盐涂料对这些催化剂有灭活作用，因而能有效地抑制，复合材料的催化氧化。

(完)