專利名稱：一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法
一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于隔熱材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴涂制備高溫隔熱材料的方法。
背景技術(shù)：
目前，在真空熱處理爐、硬質(zhì)合金燒結(jié)爐、單晶硅拉晶爐、多晶硅鑄錠爐中普遍采用的隔熱材料是碳纖維基隔熱材料，其具有導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量低、密度小、線膨脹系數(shù)小、 耐高溫、耐熱沖擊性強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著材料使用溫度的升高，爐體中熱輻射效果的增強(qiáng)，碳纖維基隔熱材料作為一種多孔體，對(duì)于熱輻射的傳導(dǎo)限制能力有限，極大的降低了能量的利用率；另外，碳纖維基隔熱材料的多孔結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致其表面極易受到粒子的侵蝕而造成結(jié)構(gòu)破壞，影響其使用效果。因此，許多科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)都開始研究相應(yīng)的方法來解決上述兩個(gè)問題。
(I)降低熱輻射傳導(dǎo)方面，專利CN201120097024. 5提到采用鑰涂層的方式來提高碳?xì)植牧系臒岱瓷淠芰?，降低熱?dǎo)率；然而，鑰的熔點(diǎn)僅為2600°C，而碳?xì)值氖褂脺囟瓤梢赃_(dá)到3000°C以上，鑰涂層極大的降低了該材料的使用溫度范圍；并且，該專利并未提到鑰鍍層的制備方式；(2)防止表面腐蝕方面，有較多的專利介紹，如專利201020699285. X介紹采用硅酸鋁陶瓷纖維粘結(jié)劑及炭布涂層，然而涂層一方面硅酸鋁陶瓷纖維粘結(jié)劑的使用溫度也不超過 1600°C，也限制了碳?xì)植牧系氖褂脺囟确秶?，并且，由于炭布的主要成分也是碳，顏色也為黑色，所以其高溫反射熱輻射的效果也不十分理想。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服以上不足，提供一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，該方法采用表面粗糙化、鎢粉球磨、等離子噴涂和熱處理的方式，最終得到具有較強(qiáng)的高溫反射熱輻射能力的碳纖維基高溫隔熱材料。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，其特征是首先將碳纖維基隔熱材料通過吹砂和清洗得到粗糙表面； 然后對(duì)鎢粉原料進(jìn)行球磨處理；再通過等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面，在其表面獲得鎢涂層；最后將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料進(jìn)行熱處理，即得到含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。
所述方法具體步驟如下第一步表面粗糙化將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；第二步鎢粉球磨將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為2. 5，球磨時(shí)間為3 5h，球磨速度為300 500轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為50-100 μ m的鎢粉；第三步等離子噴涂將上述獲得粗 糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為噴涂電弧電壓8(Γιοον，電弧電流300 500Α，主氣體流量3(T50L/min，噴槍距離10(Tl50mm ；
第四步熱處理將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1000-1400°C，升溫時(shí)間3-5h，保溫l_4h進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量300-500mL/min，爐內(nèi)的氣壓為IOOPa以下，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。所述碳纖維基隔熱材料包括碳?xì)?、石墨氈、硬質(zhì)碳?xì)趾陀操|(zhì)石墨氈。本發(fā)明的顯著效果是利用表面粗糙化處理獲得粗糙的表面，利于鎢粉的噴涂，采用等離子噴涂，速度快、效率高、噴涂效果好，獲得的材料其表面的鎢涂層具有較強(qiáng)的高溫反射熱輻射的能力，并且鎢的質(zhì)地較硬，能有效解決碳纖維基隔熱材料表面易侵蝕的問題。


圖1為一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法的流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例1
如圖1所示，一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法的簡要流程為第一步表面粗糙化將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；
第二步鎢粉球磨將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為1，球磨時(shí)間為3h，球磨速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，得到 粒度為100 μ m的鎢粉；
第三步等離子噴涂將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為噴涂電弧電壓80V，電弧電流300A，主氣體流量30L/min,噴槍距離IOOmm ；
第四步熱處理將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1000°C，升溫時(shí)間3h，保溫4h進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量500mL/min，爐內(nèi)的氣壓為92Pa，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。實(shí)施例2
如圖1所示，一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法的簡要流程為第一步表面粗糙化將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；
第二步鎢粉球磨將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為1. 8，球磨時(shí)間為4h，球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為70 μ m的鎢粉；
第三步等離子噴涂將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為噴涂電弧電壓90V，電弧電流400A，主氣體流量40L/min,噴槍距離120mm ；第四步熱處理將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1200°C，升溫時(shí)間4h，保溫2h 進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量400mL/min，爐內(nèi)的氣壓為86Pa，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。
實(shí)施例3第一步表面粗糙化將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；第二步鎢粉球磨將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為2. 5，球磨時(shí)間為5h，球磨速度為300轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為50 μ m的鎢粉；第三步等離子噴涂將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為噴涂電弧電壓100V，電弧電流500A， 主氣體流量50L/min,噴槍距離150mm ；第四步熱處理將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1400°C，升溫時(shí)間5h，保溫Ih 進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量300mL/min ，爐內(nèi)的氣壓為79Pa，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。
權(quán)利要求
1.一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，其特征是首先將碳纖維基隔熱材料通過吹砂和清洗得到粗糙表面；然后對(duì)鎢粉原料進(jìn)行球磨處理；再通過等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面，在其表面獲得鎢涂層；最后將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料進(jìn)行熱處理，即得到鎢涂層碳纖維基高溫隔熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，其特征是所述方法具體步驟如下第一步表面粗糙化將碳纖維基隔熱材料經(jīng)過吹砂處理，然后使用去離子水清洗，得到粗糙表面；第二步鎢粉球磨將鎢粉原料進(jìn)行球磨處理，其中，磨料比為2. 5，球磨時(shí)間為 3 5h，球磨速度為300 500轉(zhuǎn)/分鐘，得到粒度為50-100 μ m的鎢粉；第三步等離子噴涂將上述獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料置于等離子噴涂系統(tǒng)中，氬氣作為保護(hù)氣體，采用等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面上，其中，等離子噴涂工藝相關(guān)參數(shù)為噴涂電弧電壓8(Tl00V，電弧電流 300 500Α，主氣體流量3(T50L/min，噴槍距離10(Tl50mm ；第四步熱處理將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料加熱到1000-140(TC，升溫時(shí)間3-5h， 保溫l_4h進(jìn)行熱處理，熱處理過程中通入氬氣保護(hù)，流量300-500mL/min，爐內(nèi)的氣壓為 IOOPa以下，得到表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種表面含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料的制備方法，其特征是所述碳纖維基隔熱材料包括碳?xì)?、石墨氈、硬質(zhì)碳?xì)趾陀操|(zhì)石墨氈。
全文摘要
本發(fā)明屬于隔熱材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴涂制備高溫隔熱材料的方法。該制備方法首先將碳纖維基隔熱材料通過吹砂和清洗得到粗糙表面；然后對(duì)鎢粉原料進(jìn)行球磨處理；再通過等離子噴涂將球磨后的鎢粉噴涂于獲得粗糙表面的碳纖維基隔熱材料表面，在其表面獲得鎢涂層；最后將含鎢涂層的碳纖維基隔熱材料進(jìn)行熱處理，即得到含鎢涂層的碳纖維基高溫隔熱材料。本發(fā)明的顯著效果是利用表面粗糙化處理獲得粗糙的表面，利于鎢粉的噴涂，采用等離子噴涂，速度快、效率高、噴涂效果好，獲得的材料其表面的鎢涂層具有較強(qiáng)的高溫反射熱輻射的能力，并且鎢的質(zhì)地較硬，能有效解決碳纖維基隔熱材料表面易侵蝕的問題。
文檔編號(hào)C23C4/08GK103045983SQ20121057544
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者譚毅, 施偉, 徐春朝, 王兵 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)