碳纤维表面h-BN耐高温涂层的制备及表征

摘要

目的在碳纤维表面制备六方氮化硼涂层,以提高纤维的抗氧化、耐高温性能,拓宽其在高温领域的应用。方法以硼酸、尿素、氨气和氮气作为原始材料,先通过浸渍法在碳纤维表面涂覆硼酸和尿素的混合溶液,然后将其放置在氨气和氮气氛围中进行高温热解。采用电子显微镜分析涂层的形貌,观察涂层与碳纤维的结合是否良好;采用傅里叶红外光谱、X射线电子能谱及X射线衍射等测试技术对涂层的成分和结构进行表征。结果碳纤维表面的涂层连续,形貌良好。红外光谱中,在1399,799 cm-1处存在B—N键和B—N—B键的特征峰。X射线衍射图谱中,在43.64°和53.93°存在六方氮化硼(001)晶面和(004)晶面的特征峰。X射线电子能谱分析表明,涂层中存在O,B,C和N四种元素,且B与N的原子比接近1∶1。结论实验中成功制备了h-BN涂层碳纤维,且涂层和碳纤维结合较好。涂层中的h-BN结晶度良好,纯度较高,但少量氧化物的存在会对h-BN涂层碳纤维耐高温性的提升有所影响,如何进一步提高h-BN涂层的纯度有待研究。