[发明专利]一种高温材料用石墨粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石墨粉体技术领域。尤其涉及一种高温材料用石墨粉体及其制备方法。

背景技术

碳复合耐火材料已成为钢铁工业用重要的耐火材料，它由不同的耐火矿物原料和石墨以及树脂为结合剂制成。由于石墨不被熔渣润湿和热导率高，因而碳复合材料具有优良的抗渣性和热震稳定性，被广泛用于冶金炉及容器的内衬。自上世纪后期以来，耐火材料使用寿命的大幅度提高，碳复合耐火材料起了重要作用。

然而，在使用过程中，碳复合材料中的石墨易被氧化，从而使得材料变得疏松，导致碳复合材料性能的下降。为了解决这一问题，科技工作者在碳复合耐火材料中引入了抗氧化剂，如金属铝和单质硅等等。加入抗氧化剂虽然在一定程度上提高了碳复合材料的抗氧化能力，降低了石墨被氧化的速率，但是，抗氧化剂在高温下会和碳复合耐火材料中的矿物原料如镁砂等发生反应，尤其是在一些特殊的使用环境如真空条件下，相关反应更加剧烈，由此破坏了材料的结构，导致材料的性能急剧降低，无法满足冶炼的需要。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种制备工艺简单的高温材料用石墨及其制备方法，用该方法制备的高温材料用石墨粉体材料具有优异的高温力学性能、抗氧化性能、热震稳定性能和抗渣侵蚀性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先将70~98wt%的石墨粉和2~30wt%的含硅物质搅拌混合2~10分钟，自然干燥24小时；再于110~300℃条件下热处理5~24小时，自然冷却，即得高温材料用石墨粉体。

在上述技术方案中：所述石墨粉的粒径为3~500μm，石墨粉中的碳含量≥90wt%；所述含硅物质为硅树脂、或为硅油、或硅树脂与硅油的混合物，其中：硅树脂中的R与Si的摩尔比为1∶(1.0~2.0)；硅油的干燥失重≤2.0%，硅油的密度为0.90~0.98g/cm³。

 由于采用上述技术方案，本发明对预混合的原材料进行低温处理，原材料中硅油或硅树脂在常温和石墨粉之间润湿良好，可包裹在石墨粉表面，低温处理后的石墨粉表面形成有机物保护膜。本发明所制备的石墨粉体材料在高温使用的升温过程中，由于石墨粉和硅油或硅树脂反应所致，其表面会形成碳化硅保护膜，当温度进一步升高后，碳化硅保护膜转变为二氧化硅保护膜，从而起到保护石墨不被氧化的目的。

本发明采用预混合和低温处理工艺，所制备的石墨粉体材料具有优异的高温力学性能、抗氧化性能、热震稳定性能和抗渣侵蚀性能。该石墨粉体材料将在高温工业用材料的制备中具有广阔的应用前景，比如作为冶金工业用碳复合材料制备所需的石墨原料。

本发明制备工艺简单，所制备的石墨粉体具有优异的高温力学性能、抗氧化性能、热震稳定性能和抗渣侵蚀性能，能满足高温材料生产和使用对石墨的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述石墨粉的粒径为3~500μm，石墨粉中的碳含量≥90wt%。

所述含硅物质为硅树脂、或为硅油、或硅树脂与硅油的混合物，其中：硅树脂中的R与Si的摩尔比为1∶(1.0~2.0)；硅油的干燥失重≤2.0%，硅油的密度为0.90~0.98g/cm³。

实施例1

一种高温材料用石墨粉体及其制备方法。先将70~80wt%的石墨粉和20~30wt%的硅树脂搅拌混合2~10分钟，自然干燥24小时；再于110~150℃条件下热处理5~10小时，自然冷却，即得高温材料用石墨粉体。

实施例2

一种高温材料用石墨粉体及其制备方法。先将80~90wt%的石墨粉和10~20wt%的硅树脂搅拌混合2~10分钟，自然干燥24小时；再于150~200℃条件下热处理10~15小时，自然冷却，即得高温材料用石墨粉体。

实施例3

一种高温材料用石墨粉体及其制备方法。先将90~98wt%的石墨粉和2~10wt%的硅树脂搅拌混合2~10分钟，自然干燥24小时；再于200~300℃条件下热处理15~24小时，自然冷却，即得到有机物包裹表面的石墨粉体。

实施例4