Paano Pinapabuti ng SIC Coating ang Paglaban ng Oxidation ng Carbon Felt？

Nadama ang carbonay may mahusay na mga katangian tulad ng mababang thermal conductivity, maliit na tiyak na init, at mahusay na mataas na temperatura thermal katatagan. Madalas itong ginagamit bilang isang thermal pagkakabukod na materyal sa isang vacuum o proteksiyon na kapaligiran at malawakang ginagamit sa larangan ng semiconductor. Gayunpaman, sa isang kapaligiran na may temperatura na mas mataas kaysa sa 450 ℃, ang nadama ng carbon ay mabilis na na -oxidized, na nagreresulta sa mabilis na pagkawasak ng materyal. Ang pagproseso ng kapaligiran ng mga semiconductors ay madalas na mas mataas kaysa sa 450 ° C, kaya mahalaga lalo na mapabuti ang paglaban ng oksihenasyon ng nadama ng carbon.

Bakit pumiliSic coating?

Ang ibabaw ng patong ay isang mainam na pamamaraan ng anti-oksihenasyon para sa mga produktong hibla ng carbon. Ang mga coatings ng anti-oksihenasyon ay may kasamang metal coatings, ceramic coatings, glass coatings, atbp. Kapag ang SIC ay na -oxidized sa mataas na temperatura, ang SIO2 na nabuo sa ibabaw nito ay maaaring punan ang mga bitak at iba pang mga depekto sa patong at hadlangan ang pagtagos ng O2, ginagawa itong pinaka -karaniwang ginagamit na materyal na patong sa mga coatings ng produkto ng carbon fiber.

Paano maisagawa ang SIC Coating sa Carbon Felt?

Ang sic coating ay inihanda sa ibabaw ng carbon nadama na carbon fiber sa pamamagitan ng pag -aalis ng singaw ng kemikal. Matapos ang paglilinis ng ultrasonic, ang handa na carbon nadama ay natuyo sa 100 ℃ para sa isang tagal ng panahon. Ang nadama ng carbon ay pinainit sa 1100 ℃ sa isang vacuum tube furnace, na may AR bilang ang gasolina gas at H2 bilang carrier gas, at ang pinainit na trichloromethyl siloxane ay pinangunahan sa silid ng reaksyon ng pamamaraan ng bubbler. Ang prinsipyo ng pag -aalis ay ang mga sumusunod:

Ch₃Shick (g) → sic (s) +3hcl (g)

Ano ang hitsura ng SIC coating carbon na naramdaman ng ibabaw?

Ginamit namin ang D8 Advance X-ray diffractometer (XRD) upang pag-aralan ang komposisyon ng phase ng SIC coating carbon nadama. Mula sa XRD spectrum ng SIC coating carbon na nadama, tulad ng ipinapakita sa Figure 1, mayroong tatlong halatang pagkakaiba-iba ng mga peak sa 2θ = 35.8 °, 60.2 °, at 72 °, na tumutugma sa (111), (220), at (311) na mga kristal na eroplano ng β-si-si -ic, ayon sa pagkakabanggit. Makikita na ang patong na nabuo sa ibabaw ng nadama ng carbon ay β-sic.

Larawan 1 XRD spectrum ng SIC coating carbon nadama

Gumamit kami ng isang Magellan 400 na pag -scan ng mikroskopyo ng elektron (SEM) upang obserbahan ang mikroskopikong morphology ng carbon na nadama bago at pagkatapos ng patong. Tulad ng makikita mula sa Figure 2, ang mga hibla ng carbon sa loob ng orihinal na nadama ng carbon ay hindi pantay sa kapal, chaotically na ipinamamahagi, na may isang malaking bilang ng mga voids, at isang mababang pangkalahatang density (tungkol sa 0.14 g/cm3). Ang pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga voids at mababang density ay ang pangunahing mga dahilan kung bakit ang nadama ng carbon ay maaaring magamit bilang isang materyal na pagkakabukod ng thermal. Mayroong isang malaking bilang ng mga grooves sa ibabaw ng mga hibla ng carbon sa loob ng orihinal na carbon na nadama kasama ang axis ng hibla, na tumutulong upang mapagbuti ang lakas ng bonding sa pagitan ng patong at matrix. 

Mula sa paghahambing ng Mga figure 2 at 3, makikita na ang mga carbon fibers sa loob ng coating carbon nadarama ay natatakpan ng mga coatings ng SIC. Ang sic coatings ay nabuo ng mga maliliit na particle na mahigpit na nakasalansan, at ang mga coatings ay pantay at siksik. Ang mga ito ay mahigpit na nakagapos sa carbon fiber matrix, nang walang halata na pagbabalat, bitak at butas, at walang malinaw na pag -crack sa bonding na may matrix.

Larawan 2 Ang Morpolohiya ng Carbon Felt at Single Carbon Fiber End Bago Coating

Larawan 3 Ang Morpolohiya ng Carbon Felt at Single Carbon Fiber End pagkatapos ng Coating

Paano naipakita ang paglaban ng oksihenasyon ng SIC coating carbon?

Nagsagawa kami ng thermogravimetric analysis (TG) sa ordinaryong nadama ng carbon at nadama ng SIC coating carbon, ayon sa pagkakabanggit. Ang rate ng pag -init ay 10 ℃/min at ang rate ng daloy ng hangin ay 20 ml/min. Ang Figure 4 ay ang TG curve ng carbon nadama, kung saan ang Figure 4A ay ang TG curve ng uncoating carbon nadama at ang Figure 4B ay ang TG curve ng SIC coating carbon felt.Ito ay makikita mula sa Figure 4A na ang hindi nadidilim na carbon na nadama ng sample na dahan -dahan sa ibaba ng tungkol sa 600 ℃, at ang rate ng oksihenasyon ay makabuluhang pinabilis pagkatapos ng paglipas ng 600 ℃. Sa mga 790 ℃, ang natitirang bahagi ng masa ng sample ay 0, na nangangahulugang ito ay ganap na na -oxidized. 

Tulad ng ipinapakita sa Figure 4B, ang coating carbon nadama sample ay walang pagkawala ng masa kapag tumataas ang temperatura mula sa temperatura ng silid hanggang 280 ℃. Sa 280-345 ℃, ang sample ay nagsisimula upang mag-oxidize nang paunti-unti, at ang rate ng oksihenasyon ay medyo mabilis. Sa 345-520 ℃, bumabagal ang pag-unlad ng oksihenasyon. Sa halos 760 ℃, ang pagkawala ng masa ng sample ay umabot sa maximum, na halos 4%. Sa 760-1200 ℃, habang tumataas ang temperatura, ang masa ng sample ay nagsisimulang tumaas. Iyon ay, nangyayari ang pagtaas ng timbang. Ito ay dahil ang SIC sa ibabaw ng carbon fiber ay na -oxidized upang mabuo ang SIO2 sa mataas na temperatura. Ang reaksyon na ito ay isang reaksyon ng pagtaas ng timbang, na nagpapataas ng masa ng sample.

Ang paghahambing ng Figure 4A at Figure 4B, matatagpuan na sa 790 ℃, ang ordinaryong nadama ng carbon ay ganap na na -oxidized, habang ang rate ng pagbaba ng timbang ng oksihenasyon ng SIC coating carbon nadama sample ay halos 4%. Kapag ang temperatura ay tumataas sa 1200 ℃, ang masa ng SIC coating carbon ay nadama kahit na tumaas nang bahagya dahil sa henerasyon ng SIO2, na nagpapahiwatig na ang patong ng SIC ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mataas na temperatura na paglaban ng oksihenasyon ng nadama ng carbon.

Fig. 4 Tg curve ng carbon nadama

AngSic coatingAng matagumpay na inihanda sa carbon na nadama ng pag -aalis ng singaw ng kemikal ay pantay na ipinamamahagi, tuluy -tuloy, makapal na nakasalansan, at walang malinaw na mga butas o bitak. Ang sic coating ay mahigpit na nakagapos sa substrate nang walang halatang gaps. Ito ay may napakalakas na kakayahan sa anti-oksihenasyon.