[發明專利]一種抗氧化石墨表層SiC全面涂層方法

在審

• 申請號: 202011286248.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112537966A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 趙明賢
• 申請（專利權）人: 趙明賢
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87
• 代理公司: 杭州西木子知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33325
• 代理人: 李開騰

本發明涉及抗氧化石墨材料涂層加工方法技術領域，具體為一種抗氧化石墨表層SiC全面涂層方法，包括以下步驟：粉料稱取→加料→封蓋反應→鼓風循環→涂層→廢氣循環→抬升涂層→復位輸出，通過封蓋反應步驟中的單質硅粉末與二氧化硅粉末通過反應形成氧化硅氣體，并利用鼓風循環步驟中，鼓風機構將氧化硅氣體輸送至涂層平臺對平臺上的石墨工件進行涂層，形成碳化硅涂層，整個反應過程中，反應釜內氣體形成循環流動，氧化硅氣體能始終圍繞石墨工件進行反應，解決了現有石墨工件涂層不均勻的技術問題。

技術領域

本發明涉及抗氧化石墨材料涂層方法技術領域，具體為一種抗氧化石墨表層SiC全面涂層方法。

背景技術

石墨材料是一種具備多種優良特性的基礎材料，特別是在高溫條件下＞1200℃，仍能保證充分的產品性能，這是普通的金屬材料所無法實現的。但石墨材料存在一個最大的缺陷就是在含氧環境中會因氧化而無法實現以上功能，因此基于涂層技術而對石墨材料進行表面改性，使得石墨材料可以在含氧環境中正常的發揮其優良特性。

現在主流的石墨表面改性技術是氣相沉積涂層法CVD，通過該方法可以在石墨表面生成一層致密的獨立的涂層結構，使得石墨材料與外界含氧環境隔離開來，進而起到保護石墨材料的作用。

現有涂層技術存在的問題和缺點主要是CVD技術制備石墨材料的涂層，其工藝過程復雜，原料成本高，能獲得均勻度較高的石墨涂層結構，但綜合成本較高，在中低端的抗氧化石墨材料的應用環境中顯得性價比不足，難以得到廣泛應用。

在專利申請號為CN201210374319.1的中國專利中，公開了一種在石墨表面制備碳化硅涂層的方法，該方法為：一、將裝有固體硅料的石墨坩堝置于高溫石墨化爐內，將石墨基體置于石墨坩堝內的石墨支架上，利用硅蒸氣和石墨基體表面的碳直接反應生成一層碳化硅涂層；二、將表面生成碳化硅涂層的石墨基體置于化學氣相沉積爐內，在石墨基體表面的碳化硅涂層表面裂解生成一層CVD(化學氣相沉積)碳化硅涂層。

雖然，上述專利中公開的技術方案解決了利用硅蒸汽在石墨工件表面形成抗氧化的碳化硅涂層，但是該技術方案使用的是硅單質，需要通過對硅酸鹽或者是二氧化硅進行加工才能制備出，綜合成本較高，且在硅蒸氣與石墨工件反應過程中，硅蒸氣不進行循環，很難做到硅蒸氣對石墨工件的均勻包裹，制備出的涂層厚度不均。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種抗氧化石墨表層SiC全面涂層方法，通過封蓋反應步驟中的單質硅粉末與二氧化硅粉末通過反應形成氧化硅氣體，并利用鼓風循環步驟中，鼓風機構將氧化硅氣體輸送至涂層平臺對平臺上的石墨工件進行涂層，形成碳化硅涂層，整個反應過程中，反應釜內氣體形成循環流動，氧化硅氣體能始終圍繞石墨工件進行反應，解決了現有石墨工件涂層不均勻的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種抗氧化石墨表層SiC全面涂層方法，包括以下步驟：

步驟一，粉料稱取，根據石墨工件的涂層面積大小，計算稱取Si與SiO₂的粉體進行充分混合，Si與SiO₂的粉體的比例為1：1-1.5:1；

步驟二，加料，反應釜上的艙蓋抬升，將所述反應釜內的石墨化罐組的容腔開啟，Si與SiO₂的粉體加入所述容腔內，同步的，將所述石墨工件置于所述石墨化罐組上方的涂層平臺的中心位置處；

步驟三，封蓋反應，將所述艙蓋下降密封所述反應釜頂部的開口，所述容腔同步密封，所述反應釜內壁上的加熱裝置對反應釜內進行加熱，同步的，反應釜內通入Ar氣體，調節壓強，反應釜的溫度升溫至1250-1500℃，壓強調節至200-3000Pa，所述石墨化罐組內的Si與SiO₂的粉體反應生成Si0氣體；