[發明專利]碳復合材料和制造方法

有效

• 申請號: 201580050462.7
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN106715329B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 徐志躍;趙磊
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: C01B32/20
• 分類號: C01B32/20
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王長青

1.一種用于制造碳復合材料的方法，所述方法包括：

在低于500psi至30,000psi的第一壓力下并且在低于預定最大溫度的第一溫度下，對包括膨脹石墨和粘結劑的組合物進行加壓；

在所述預定最大溫度和500psi至30,000psi的壓力下對所述組合物進行加壓以形成所述碳復合材料，所述預定最大溫度為所述粘結劑的熔點的±20℃至±100℃；

其中所述粘結劑包括以下的一種或者多種：SiO₂、Si、B、B₂O₃、硒，并且

其中所述組合物包括20wt.％至95wt.％的所述膨脹石墨、5wt.％至80wt.％的所述粘結劑，以及任選地以下的一種或者多種：碳纖維、碳黑、云母、黏土、玻璃纖維、陶瓷纖維、或者陶瓷中空結構。

2.一種用于制造碳復合材料的方法，所述方法包括：

通過對包括膨脹石墨和粘結劑的組合物進行加壓形成坯塊；以及

對所述坯塊進行加熱以形成所述碳復合材料；

其中所述粘結劑包括以下的一種或者多種：SiO₂、Si、B、B₂O₃、硒；

其中形成所述坯塊包括在500psi至10ksi的壓力和20℃至200℃的溫度下對所述組合物進行加壓，從而使得所述坯塊的體積相對于所述組合物的體積為40％至80％；以及其中在350℃至1200℃的溫度和500psi至30,000psi的壓力下進行所述加熱，從而使得所述碳復合材料的體積相對于所述坯塊的體積為10％至70％，并且

其中所述組合物包括20wt.％至95wt.％的所述膨脹石墨、5wt.％至80wt.％的所述粘結劑，以及任選地以下的一種或者多種：碳纖維、碳黑、云母、黏土、玻璃纖維、陶瓷纖維、或者陶瓷中空結構。

3.根據權利要求2所述的方法，其中所述加熱包括：

在低于500psi至30,000psi的第一壓力下并且在低于預定最大溫度的第一溫度下對所述坯塊進行加壓，所述預定最大溫度為所述粘結劑的熔點的±20℃至±100℃；以及

在所述預定最大溫度和500psi至30,000psi的壓力下對所述坯塊進行加壓。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述組合物通過以下的一種或者多種進行加熱：直流加熱、感應加熱、微波加熱、或者放電等離子體燒結。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述粘結劑具有0.05微米至10微米的大小。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述碳復合材料在模具中制成以形成包括所述碳復合材料的條、塊、片、管形、圓柱形坯料或者環形體。

7.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，進一步包括加工或者成形所述碳復合材料以形成條、塊、片、管形、圓柱形坯料或者環形體。

8.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，進一步包括研磨所述碳復合材料以形成粉末。

9.一種用于制造包括碳復合材料的片材的方法，所述方法包括：

熱軋包括粘結劑和膨脹石墨的組合物以形成片材；

其中所述粘結劑包括以下的一種或者多種：SiO₂、Si、B、B₂O₃、硒；以及

在熱軋之后將所述片材加熱至高于所述粘結劑的熔點的溫度，并且

其中所述組合物包括20wt.％至95wt.％的所述膨脹石墨、5wt.％至80wt.％的所述粘結劑，以及任選地以下的一種或者多種：碳纖維、碳黑、云母、黏土、玻璃纖維、陶瓷纖維、或者陶瓷中空結構。

10.一種用于制造包括碳復合材料的粒料的方法，所述方法包括：

擠出包括粘結劑和膨脹石墨的組合物以形成粒料；

其中所述粘結劑包括以下的一種或者多種：SiO₂、Si、B、B₂O₃、硒；以及

在擠出之后將所述粒料加熱至高于所述粘結劑的熔點的溫度，并且

其中所述組合物包括20wt.％至95wt.％的所述膨脹石墨、5wt.％至80wt.％的所述粘結劑，以及任選地以下的一種或者多種：碳纖維、碳黑、云母、黏土、玻璃纖維、陶瓷纖維、或者陶瓷中空結構。