[發明專利]一種石墨表層抗氧化SiC均勻循環涂層設備

在審

• 申請號: 202011288815.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112358324A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 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;C04B35/52
• 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機械技術領域，具體為一種石墨表層抗氧化SiC均勻循環涂層設備，包括加工平臺，安裝于加工平臺上的反應釜，反應釜內設置有石墨化罐組、涂層平臺及鼓風機構，其中，石墨化罐組內部的容腔內盛裝有配比好的Si與SiO₂的粉末混合物，容腔的四周設置有若干連通容腔底部的進氣通道，容腔的上部設置有連通的排氣管道；通過利用石墨化罐組內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，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加工機械技術領域，具體為一種石墨表層抗氧化SiC均勻循環涂層設備。

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，本發明提供了一種石墨表層抗氧化SiC均勻循環涂層設備，通過利用石墨化罐組內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：

一種石墨表層抗氧化SiC均勻循環涂層設備，包括反應釜，所述反應釜的頂部開口設置，且其頂部設置有升降的艙蓋，還包括：

石墨化罐組，所述石墨化罐組設置于所述反應釜的底部，其內部設置有用于盛裝配比好的Si與SiO₂的粉末混合物的容腔，該容腔的四周等距設置有若干的與所述容腔底部連通的進氣通道，且該容腔的上部設置有連通的排氣管道；

涂層平臺，所述涂層平臺安裝于所述石墨化罐組的正上方，其正對所述排氣管道的排氣口設置，該涂層平臺上放置石墨工件；

鼓風機構，所述鼓風機構安裝于所述涂層平臺的上方，其安裝于所述艙蓋上，其對所述進氣通道鼓入氣體，使所述石墨化罐組內生成的SiO氣體通過所述排氣管道排送到所述石墨工件處。