CVD工艺在石墨表面制作SiC防氧化涂层

C/C复合材料是一种理想的热结构材料，它具有密度低、热膨胀系数低、2000℃以上高温强度保持率高等特点，在热防护系统中具有无法替代的作用”。用于固体火箭发动机核心烧蚀部位的C/C复合材料会考虑将其高温处理石墨化后使用凹，但高温氧化这一问题限制了碳材料的应用，各国科研人.员针对此开发了各种适用于石墨和C/C复合材料的陶瓷涂层!-5]。SiC 涂层作为一种有效的抗氧化环境涂层，在航空航天等领域得到广泛研究。特别是将SiC涂层材料应用于石墨、C/C复合材料、碳纤维、C/SiC复合材料等领域17-91。在烧蚀环境下，SiC会被氧化形成致密的SiO2膜，防止氧化气体扩散进人基体，引起结构件毁灭性失强10。SiC涂层可以以化学气相沉积( CVD )190-1 .先驱体转化( Precursorpyrolysis) (121]、等离子喷涂( Plasma spraying ) 等方法制备，其中化学气相沉积法制备的涂层均匀致密，且具有良好的可设计性。以甲基三氯硅烷.( CHzSiCl3, MTS)为硅源,经过CVD方法制备SiC涂层是应用该涂层较为成熟的方法14。此外，SiC涂层和石墨具有很好的化学相容性，两者热膨胀系数差距较小，使用SiC涂层可以有效改善石墨材料的耐磨性和抗氧化性"5。其中，反应条件中的化学计量比、反应温度、稀释气体、杂质气体引入等条件对反应的影响程度较大1915161。

刘荣军等人!可的研究发现，在1000-1300℃时，SiC的化学气相沉积过程受动力学控制，反应温度越高，沉积速率越快，反应活化能为114 kJ/mol。较高的反应温度会导致siC结晶趋向完整,只有在1150℃左右时,沉积SiC结构相对紧密。降低稀释气体流量，能获得更加平整致密的SiC,并且所得涂层与基体间.的结合程度更高。刘荣军研究认为，通过CVD在碳材料表面制备SiC有四个步骤:反应气体在石墨基体表面迁移扩散;石墨表面吸附反应气体;反应气体在石墨表面高温裂解;生成的气体向外扩散。因为H2浓度会影响反应进程，当H2浓度增加时，有利于Si的生成，这样容易导致晶粒粗大。反之,会生成不够致密的结构，且晶粒较小叫。

目前，针对CVD SiC涂层的反应机理、热防护应用部分研究较多，但沉积SiC 涂层与基体界面特性，尤其是针对碳基体与涂层的界面过渡研究较少。单层SiC涂层的缺点是涂层在使用过程中不可避免地有裂纹生成!”。文中选取柔性石墨纸作为基体材料，采用MTS开展涂层界面实验，实验工艺简单,可重复性强，对工业应用SiC涂层有指导意义。