[發(fā)明專利]一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210575447.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103045983A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚毅;施偉;徐春朝;王兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/08
• 分類號(hào): C23C4/08;C04B41/51;C04B41/88
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 徐淑東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隔熱材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴涂制備高溫隔熱材料的方法。

背景技術(shù)

目前，在真空熱處理爐、硬質(zhì)合金燒結(jié)爐、單晶硅拉晶爐、多晶硅鑄錠爐中普遍采用的隔熱材料是碳纖維基隔熱材料，其具有導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量低、密度小、線膨脹系數(shù)小、耐高溫、耐熱沖擊性強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著材料使用溫度的升高，爐體中熱輻射效果的增強(qiáng)，碳纖維基隔熱材料作為一種多孔體，對(duì)于熱輻射的傳導(dǎo)限制能力有限，極大的降低了能量的利用率；另外，碳纖維基隔熱材料的多孔結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致其表面極易受到粒子的侵蝕而造成結(jié)構(gòu)破壞，影響其使用效果。因此，許多科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)都開始研究相應(yīng)的方法來(lái)解決上述兩個(gè)問題。

（1）降低熱輻射傳導(dǎo)方面，專利CN201120097024.5提到采用鉬涂層的方式來(lái)提高碳?xì)植牧系臒岱瓷淠芰Γ档蜔釋?dǎo)率；然而，鉬的熔點(diǎn)僅為2600℃，而碳?xì)值氖褂脺囟瓤梢赃_(dá)到3000℃以上，鉬涂層極大的降低了該材料的使用溫度范圍；并且，該專利并未提到鉬鍍層的制備方式；

（2）防止表面腐蝕方面，有較多的專利介紹，如：專利201020699285.X介紹采用硅酸鋁陶瓷纖維粘結(jié)劑及炭布涂層，然而涂層一方面硅酸鋁陶瓷纖維粘結(jié)劑的使用溫度也不超過1600℃，也限制了碳?xì)植牧系氖褂脺囟确秶⑶遥捎谔坎嫉闹饕煞忠彩翘迹伾矠楹谏云涓邷胤瓷錈彷椛涞男Ч膊皇掷硐搿?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服以上不足，提供一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，該方法采用表面粗糙化、鎢粉球磨、等離子噴涂和熱處理的方式，最終得到具有較強(qiáng)的高溫反射熱輻射能力的碳纖維基高溫隔熱材料。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，其特征是：首先將碳纖維基隔熱材料通過吹砂和清洗得到粗糙表面；然后對(duì)鎢粉原料進(jìn)行球磨處理；再通過等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面，在其表面獲得鎢涂層；最后將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料進(jìn)行熱處理，即得到含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。

所述方法具體步驟如下：

第一步表面粗糙化：將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；?

第二步鎢粉球磨：將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為：1~2.5，球磨時(shí)間為：3~5h，球磨速度為：300~500轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為50-100μm的鎢粉；

第三步等離子噴涂：將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為：噴涂電弧電壓80~100V，電弧電流300~500A，主氣體流量30~50L/min，噴槍距離100~150mm；

第四步熱處理：將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1000-1400℃，升溫時(shí)間3-5h，保溫1-4h進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量300-500mL/min，爐內(nèi)的氣壓為100Pa以下，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。

所述碳纖維基隔熱材料包括碳?xì)帧⑹珰帧⒂操|(zhì)碳?xì)趾陀操|(zhì)石墨氈。

本發(fā)明的顯著效果是利用表面粗糙化處理獲得粗糙的表面，利于鎢粉的噴涂，采用等離子噴涂，速度快、效率高、噴涂效果好，獲得的材料其表面的鎢涂層具有較強(qiáng)的高溫反射熱輻射的能力，并且鎢的質(zhì)地較硬，能有效解決碳纖維基隔熱材料表面易侵蝕的問題。

附圖說(shuō)明

圖1?為一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法的流程圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法的簡(jiǎn)要流程為：

第一步表面粗糙化：將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；

第二步鎢粉球磨：將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為1，球磨時(shí)間為：3h，球磨速度為：500轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為100μm的鎢粉；

第三步等離子噴涂：將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為：噴涂電弧電壓80V，電弧電流300A，主氣體流量30L/min，噴槍距離100mm；