[發明專利]一種石墨基材上耐高溫涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010546591.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111675552B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳香萍;田家利;鄧達琴;洪文晶;李海航;李江標;鄧聰秀
• 申請（專利權）人: 江西寧新新材料股份有限公司;廈門大學
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 郭金華

本發明提供了一種石墨基材上耐高溫涂層及其制備方法，先將石墨基材表面進行預處理，然后將石墨基材浸漬于涂層料漿中，或直接用所述涂層料漿噴涂或刷涂于石墨基材的表面，再將石墨基材進行預溫處理，最后用包埋粉將石墨基材包埋后進行燒結，即可在石墨基材上形成耐高溫涂層。該耐高溫涂層具有良好的抗氧化作用，對石墨基材起到保護作用。

技術領域

本發明涉及一種石墨基材上耐高溫涂層的及其制備方法，屬于石墨技術領域。

背景技術

石墨具有密度大，強度高的特性，是良好的高溫結構材料，可用作核石墨、電火花加工用電極、火箭技術用結構材料以及鍍鋁等。石墨在很多場合有廣泛的應用，尤其在高溫條件下，石墨具有很好的高溫強度。但其致命問題在于有氧存在的條件下，迅速被氧化，嚴重影響使用性能及使用壽命，因此改善石墨的抗氧化性能很有必要。通常的做法是在石墨基體上設置涂層來提高石墨的抗氧化性能。

現有技術中已有一些將碳化硅作為石墨涂層的技術。碳化硅和石墨幾乎不發生界面反應，有很好的化學相容性，并且熱膨脹系數的差距較小(石墨為0，碳化硅為2×10^-6m/℃)，容易在涂層與基體的界面處獲得良好的梯度過渡，碳化硅在高溫下與氧氣反應生成的產物為流動性較好的二氧化硅，可以填補涂層中的裂紋以及孔洞，并且使界面致密度提髙，是理想的改善石墨材料耐高溫性能的涂層材料。但是單一的碳化硅涂層一方面是由于涂層與基體結合性差，容易脫落，另一方面涂層的氣密性不夠，并不能滿足石墨材料的抗氧化需求，因此需要開發一種提高石墨碳化硅涂層抗氧化作用的涂層制備方法。

發明內容

本發明提供了一種石墨基材上耐高溫涂層的制備方法，可以有效解決上述問題。

本發明是這樣實現的：

一種石墨基材上耐高溫涂層的制備方法，先將石墨基材表面進行預處理，然后將石墨基材浸漬于涂層料漿中，或直接用所述涂層料漿噴涂或刷涂于石墨基材的表面，再將石墨基材進行預溫處理，最后用包埋粉將石墨基材包埋后進行燒結，即可在石墨基材上形成耐高溫涂層。

作為進一步改進的，所述預處理為先對石墨基材進行打磨拋光，然后用無水乙醇或丙酮對所述石墨基材表面進行清洗若干次。

作為進一步改進的，所述涂層料漿包括碳化硅、硼化鉿、硼化鋯、鎢粉、硅粉、粘結劑和溶劑，經過超聲并混勻配置而成。

作為進一步改進的，所述涂層料漿包括碳化硅10-13w/v％、硼化鉿4-6w/v％、硼化鋯9-12w/v％、鎢粉5-7w/v％、硅粉0.5-1.2w/v％、粘結劑14-17w/v％。

作為進一步改進的，所述粘結劑為聚乙烯吡咯烷酮、環氧樹脂和酚醛樹脂中一種；所述溶劑為無水乙醇。

作為進一步改進的，所述包埋粉包括碳化硅、鎢粉、硼化鋯粉、碳粉和硅粉，經研磨混勻配置而成。

作為進一步改進的，所述包埋粉按重量計，包括碳化硅4-7份、鎢粉1-4份、硼化鋯粉1-4份、碳粉0.4-1.2份和硅粉0.3-0.5份。

作為進一步改進的，所述預溫處理為在100-200℃的條件下保溫50-80min。

作為進一步改進的，所述燒結為將包埋好的石墨基材放入耐高溫容器中，以5-6℃/min的升溫速度將溫度升至1200-1400℃，保溫20-40min，并以5-6℃/min的速度降溫到室溫。

一種上述的方法制備的石墨基材上耐高溫涂層。

本發明的有益效果是：

本發明制備的石墨基材上耐高溫涂層，涂層料漿中碳化硅與硼化鉿、硼化鋯、鎢粉、硅粉、粘結劑等發揮協同作用，可直接在石墨基材表面形成致密耐高溫的涂層，涂層與基體結合性強，不容易脫落，氣密性好，能在1400℃有氧環境下，發揮良好的抗氧化作用，對石墨基材起到保護作用。