[发明专利]一种抗氧化性的石墨电极表面涂层及其制备工艺

说明书

本发明公开一种抗氧化性的石墨电极表面涂层及其制备工艺，所述抗氧化涂层的原料配方按质量计如下：45‑55份的SiC、32‑38份的AL₂O₃、25‑36份的ZrO₂、25‑30份溶剂甲醇、30‑35份溶剂乙醇、2‑5份分散剂硬脂酸、12‑18份粘结剂丙烯酸树脂；所述抗氧化涂层的制备步骤包括原料粉碎、筛分、过渡层涂料制备、密封层涂料制备、石墨电极表面预处理、石墨电极表面涂覆、真空烧结和扫描电镜表征。本发明制备的碳化硅‑氧化铝‑氧化锆(SiC‑AL₂O₃‑ZrO₂)的抗氧化涂层是一种复合涂层，其中SiC属于过渡层，其作用是解决石墨复合材料与涂层之间热膨胀系数不匹配的矛盾，AL₂O₃和ZrO₂作为阻挡层为氧气的扩散提供屏障，防止石墨电极的氧化。

技术领域

本发明涉及石墨电极表面处理技术，具体是一种抗氧化性的石墨电极表面涂层及其制备工艺。

背景技术

石墨电极是指以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为人造石墨电极(简称石墨电极)，以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。

石墨材料从400℃左右就开始氧化，超过750℃后氧化急剧增加，且随着温度的升高，氧化亦不断加剧。这种高温条件下的氧化腐蚀会导致石墨材料表面结构疏松，甚至产生脱落现象，影响石墨器件的正常使用，且加热效率降低，因此通常需要对石墨材料的表面涂布抗氧化涂层，以加强其抗氧化性能。

现有的石墨抗氧化涂层有玻璃涂层、金属涂层和陶瓷涂层三种。玻璃的熔融粘度低，流动性好，并且与石墨具有良好的润湿性，可以很好的润湿石墨材料。因此，在石墨材料表面涂布一层玻璃涂层可以有效填充材料中的裂纹、孔隙等缺陷，切断氧气向材料内部渗入的孔道。但是玻璃涂层在高温下易挥发，抗氧化过程中自身的消耗过大，因此，只能在较低温度下发挥抗氧化防护作用；金属涂层主要是采用一些高熔点的金属制备抗氧化涂层，使材料获得一定的抗氧化性，成本高昂，不适宜大规模的产业应用；而陶瓷涂层目前主要是涂覆SiC，但是SiC涂层不能在氧气气氛中使用，限制了石墨器件的使用范围。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种抗氧化性的石墨电极涂层及其制备工艺，本发明制备的碳化硅-氧化铝-氧化锆(SiC-AL₂O₃-ZrO₂)的抗氧化涂层是一种复合涂层，其中SiC属于过渡层，其作用是解决石墨复合材料与涂层之间热膨胀系数不匹配的矛盾，AL₂O₃和ZrO₂作为阻挡层为氧气的扩散提供屏障，防止石墨电极的氧化。另外，本发明制备抗氧化涂层的原料需破碎后进行筛分，采用粒度级配的形式来制备抗氧化涂层，涂层的致密性得到明显的改善，涂层的裂纹、细缝大大减少，涂层的质量得到明显的提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抗氧化性的石墨电极表面涂层，所述原料按质量计如下：

45-55份的SiC、32-38份的AL₂O₃、25-36份的ZrO₂、25-30份溶剂甲醇、30-35份溶剂乙醇、2-5份分散剂硬脂酸、12-18份粘结剂丙烯酸树脂。

所述原料按质量计如下所示：45份SiC、32份AL₂O₃、25份ZrO₂、25份溶剂甲醇、30份溶剂乙醇、2份分散剂硬脂酸和12份粘结剂丙烯酸树脂。