[发明专利]碳化硅包覆石墨匣钵及制造工艺

说明书

本发明公开了一种碳化硅包覆石墨匣钵，该匣钵具有以下指标：弹性模量250‑300GPa；抗弯强度≥280MPa；表面粗糙度Ra0.2‑1.6。同时公开了一种碳化硅包覆石墨匣钵的制造工艺。本发明生产的石墨结合碳化硅陶瓷层产品，具有优良的耐高温性能（最高温可达1380℃）；优良的耐氧化、耐腐蚀性能，即使在高温和腐蚀性溶液中；碳化硅陶瓷层充分保护内部的石墨部件不受直接冲刷和冲击、使用寿命大大增加。

技术领域

本发明涉及一种石墨产品与碳化硅的结合，具体涉及一种在石墨产品的外表面包覆碳化硅层的碳化硅包覆石墨匣钵及制造工艺，属于石墨产品深加工技术领域。

背景技术

石墨在生产生活中是非常常见的一种黑色非金属原料，密度比较低还拥有着耐高温性、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性等等优秀的性质。并且由于其属于六方晶体，层面间结合力比较弱，内部气孔率大、抗拉强度低等特点，使得石墨的机械加工性能非常好。可以应用于高温、熔液腐蚀等特殊环境中。

但是石墨在600℃左右容易被氧化，且石墨耐磨性能较差，目前主要是在石墨的表面加上一层抗氧化涂层产品，以应对复杂的使用环境。目前可供其选择的材质很少或成本非常高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种碳化硅包覆石墨匣钵。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：碳化硅包覆石墨匣钵，该匣钵具有以下指标：

弹性模量250-300GPa；

抗弯强度≥280MPa；

表面粗糙度Ra 0.2-1.6。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：所述碳化硅包覆石墨匣钵包括石墨匣钵，石墨匣钵外包覆有碳化硅层。

进一步优化：所述碳化硅层的厚度为5-20mm。

本发明通过在石墨部件上增加碳化硅层，该碳化硅层极度耐氧化，弹性模量为300GPa (1200℃)，抗弯强度为280MPa(1200℃)，提高了石墨整体强度5-10倍；另外碳化硅莫氏硬度为9，仅次于金刚石，其优异的耐磨性能大大提高了石墨件的使用寿命；并且碳化硅层气孔率小于0.1%，不易被氧化和磨损。

同时本发明还提供了一种碳化硅包覆石墨匣钵的制造工艺，包括以下步骤：

（1）采用机加工方式加工石墨件，并修整表面缺陷；

（2）根据碳化硅包覆石墨匣钵的尺寸要求，制作内、外底模；

（3）用外底模制作生产外模；

（4）制作型芯；

（5）调浆和注浆成型：将石墨件、型芯固定于生产外模中，再合模注入浆液，该浆液按重量份包括以下组份：

碳化硅微粉75-85份、软化水58-62份、炭黑3.6-4.4份、碳纤维2.7-3.3份、氮化硅微粉2.7-3.3份、金属钨微粉2.7-3.3份、二氧化锰粉2.7-3.3份、氧化钛粉2.7-3.3份、分散剂3.6-4.4份、粘结剂6.5-7.5份；

（6）干燥：将注浆后的模具静置40-50小时后脱去生产外模进行自然干燥8-15小时，然后脱离型芯并在20-35℃的电加热烘干室内干燥40-50小时得到成型坯体；

（7）素坯修整：对表面有缺陷的成型坯体进行修整；

（8）烧结：先将修整好的成型坯体送至高温烘干室内进行干燥，然后装炉烧结。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：在步骤（1）中，采用机加工方式加工石墨件的外形至公差范围±0.7mm。