專利名稱：石墨制品防氧化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明石屬于石墨件的高溫防氧化方法。適于制作在高溫下使用的石墨制品。
目前，采用石墨材料作為加熱元件或模具，主要解決的是高溫氧化問題。其原因是由于石墨制品在高溫時與氧的反應(yīng)，使石墨制品的表面產(chǎn)生明顯的燒損或剝落，導(dǎo)制石墨制品報廢，并影響其制作的產(chǎn)品質(zhì)量。溫度愈高，石墨燒損愈快。為了減少燒損，延長石墨制品使用壽命，曾有人用原液水玻璃作為高溫件的臨時補漏劑，或直接涂于制品表面防燒損，但效果差，難以涂上。在耐火材料生產(chǎn)過程中，也有人試用加入一些有機或無機粘結(jié)劑作為抗燒損劑，雖然有一定效果，但使用受到限制，同進也影響到耐火材料的組成和性能(如CN89109698.1，CN87108204.7等)，以上方法的不足之處在于(1)采用有機/無機粘結(jié)劑制作石墨及耐火制品時，沒有顯著改善石墨及耐火件在高溫下的燒損問題，與此同時，會影響制品的導(dǎo)電和機械強度等性能;(2)需要一定的設(shè)備、技術(shù)、工藝復(fù)雜、成本高，不易推廣。實際上形成了新的石墨牌號。(3)用水玻璃補漏，缺點是愈補愈厚，不僅效果差，外形也不好，也很難涂上。
本發(fā)明的目的是提出一種生產(chǎn)制品成本低，產(chǎn)品使用綜合性能好的高溫石墨制品防氧化的處理方法。
我們都知道石墨的主要成分是碳，在大氣中低于400℃下碳與氧是不起反應(yīng)的，而隨溫度的升高，碳與氧的反應(yīng)速度加快，因此在石墨制品表面加附一層抗氧化物質(zhì)，這樣就可以防止碳與氧的直接接觸，達到防止或減少氧化的目的。本發(fā)明所提出的是一種防止或減少石墨制品在高溫下氧化燒損的方法，其具體解決方案是在石墨制品表面涂刷或浸滲一層廉價的防氧化層。從而起到保護石墨制品不致在高溫下因碳與氧的劇烈反應(yīng)而脫落或燒損的作用。本發(fā)明方法是采用硅酸鹽溶液作為防氧化涂層，硅酸鹽用量和溶液濃度是根據(jù)石墨制品表面積按10～1000ml/M2的量取硅酸鹽溶劑并加水稀釋的，即硅酸鹽比水應(yīng)為1∶1～10的范圍。石墨制品高溫防氧化的制備方法是在石墨制品表面上涂刷或浸滲一層硅酸鹽溶液，經(jīng)加熱烘烤，使石墨制品表面涂層的硅酸鹽液中的水份揮發(fā)掉，在石墨制品表面形成一層硅酸鹽或浸滲到石墨制品的表面層孔隙中。該抗氧化層在800℃以下，硅酸鹽層可直接阻止碳與空氣接觸，使制品不氧化，在高于800℃的溫度時，硅酸鹽開始分解，開成硅的氧化物(二氧化硅)。二氧化硅是一種很難再氧化的物質(zhì)，仍包覆在碳粒表面，保護碳不再被氧化。而在約2000℃溫度時，二氧化硅開始分解，并與碳發(fā)生反應(yīng)，形成一種新的物質(zhì)-碳化硅，而碳化硅是一種更好的抗氧化材料，對石墨制品同樣起到抗氧化作用。在石墨制品表面經(jīng)涂刷或浸滲一層防氧化層和加熱燒烤溫度為40～300℃范圍內(nèi)，可以是低溫干燥，也可以在爐內(nèi)烘烤。加熱時間，可根據(jù)制品形狀大小而定，一般石墨制品整體均勻達到設(shè)定溫度就可以。采用該工藝方法所制備帶防氧化層的石墨制品，無論在低溫，中溫和高溫時都具有良好的抗氧化性。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點，采用本發(fā)明方法所制備的石墨制品具有良好的抗氧化作用，且不影響石墨的固有機械性能，制品的使用壽命至少提高5倍以上，生產(chǎn)不需增加新設(shè)備投資，生產(chǎn)工藝簡便，原料價格低，生產(chǎn)成本便宜。
實施例采用本發(fā)明方法，我們生產(chǎn)了幾種不同用途的石墨制品，下表為各種石墨制品的生產(chǎn)方法，抗氧化劑配制濃度，加熱溫度和與不加抗氧化劑制品的性能對比。通過對比可明顯看出由本發(fā)明方法所制備的石墨制品防氧化效果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，使用壽命提高5倍以上，而且生產(chǎn)方法簡單，生產(chǎn)成本便宜。
權(quán)利要求
1.一種適用于高溫下石墨制品防止或減少氧化的方法，其特征是在石墨制品表面涂刷或浸滲一層硅酸鹽防氧化層，經(jīng)加熱烘烤使石墨制品表面形成一層硅酸鹽的防氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于該生產(chǎn)方法是采用硅酸鹽溶液作為防氧化涂層，硅酸鹽的用量和溶液濃度是根據(jù)石墨制品表面積按10～1000ML/M2的量取硅酸鹽溶劑并加水稀釋，溶液濃度范圍是硅酸鹽∶水＝1∶1～10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于石墨制品表面經(jīng)涂刷或浸滲一層防氧化層和加熱烘烤溫度為40～300℃溫度范圍內(nèi)。
全文摘要
一種適用于在高溫下使用的石墨制品防止或減少氧化的方法，其主要原理是在石墨制品表面涂刷或浸滲一層硅酸鹽溶液的防氧化層，由于有該氧化層的保護，使石墨制品無論在中溫或高溫下與氧的反應(yīng)均起到防止或減少氧化的效果。
文檔編號C04B41/50GK1083033SQ93109959
公開日1994年3月2日 申請日期1993年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月21日
發(fā)明者張紫電 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院