[发明专利]一种石墨基材上耐高温涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨基材上耐高温涂层及其制备方法，先将石墨基材表面进行预处理，然后将石墨基材浸渍于涂层料浆中，或直接用所述涂层料浆喷涂或刷涂于石墨基材的表面，再将石墨基材进行预温处理，最后用包埋粉将石墨基材包埋后进行烧结，即可在石墨基材上形成耐高温涂层。该耐高温涂层具有良好的抗氧化作用，对石墨基材起到保护作用。

技术领域

本发明涉及一种石墨基材上耐高温涂层的及其制备方法，属于石墨技术领域。

背景技术

石墨具有密度大，强度高的特性，是良好的高温结构材料，可用作核石墨、电火花加工用电极、火箭技术用结构材料以及镀铝等。石墨在很多场合有广泛的应用，尤其在高温条件下，石墨具有很好的高温强度。但其致命问题在于有氧存在的条件下，迅速被氧化，严重影响使用性能及使用寿命，因此改善石墨的抗氧化性能很有必要。通常的做法是在石墨基体上设置涂层来提高石墨的抗氧化性能。

现有技术中已有一些将碳化硅作为石墨涂层的技术。碳化硅和石墨几乎不发生界面反应，有很好的化学相容性，并且热膨胀系数的差距较小(石墨为0，碳化硅为2×10^-6m/℃)，容易在涂层与基体的界面处获得良好的梯度过渡，碳化硅在高温下与氧气反应生成的产物为流动性较好的二氧化硅，可以填补涂层中的裂纹以及孔洞，并且使界面致密度提髙，是理想的改善石墨材料耐高温性能的涂层材料。但是单一的碳化硅涂层一方面是由于涂层与基体结合性差，容易脱落，另一方面涂层的气密性不够，并不能满足石墨材料的抗氧化需求，因此需要开发一种提高石墨碳化硅涂层抗氧化作用的涂层制备方法。

发明内容

本发明提供了一种石墨基材上耐高温涂层的制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种石墨基材上耐高温涂层的制备方法，先将石墨基材表面进行预处理，然后将石墨基材浸渍于涂层料浆中，或直接用所述涂层料浆喷涂或刷涂于石墨基材的表面，再将石墨基材进行预温处理，最后用包埋粉将石墨基材包埋后进行烧结，即可在石墨基材上形成耐高温涂层。

作为进一步改进的，所述预处理为先对石墨基材进行打磨抛光，然后用无水乙醇或丙酮对所述石墨基材表面进行清洗若干次。

作为进一步改进的，所述涂层料浆包括碳化硅、硼化铪、硼化锆、钨粉、硅粉、粘结剂和溶剂，经过超声并混匀配置而成。

作为进一步改进的，所述涂层料浆包括碳化硅10-13w/v％、硼化铪4-6w/v％、硼化锆9-12w/v％、钨粉5-7w/v％、硅粉0.5-1.2w/v％、粘结剂14-17w/v％。

作为进一步改进的，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂和酚醛树脂中一种；所述溶剂为无水乙醇。

作为进一步改进的，所述包埋粉包括碳化硅、钨粉、硼化锆粉、碳粉和硅粉，经研磨混匀配置而成。

作为进一步改进的，所述包埋粉按重量计，包括碳化硅4-7份、钨粉1-4份、硼化锆粉1-4份、碳粉0.4-1.2份和硅粉0.3-0.5份。

作为进一步改进的，所述预温处理为在100-200℃的条件下保温50-80min。

作为进一步改进的，所述烧结为将包埋好的石墨基材放入耐高温容器中，以5-6℃/min的升温速度将温度升至1200-1400℃，保温20-40min，并以5-6℃/min的速度降温到室温。

一种上述的方法制备的石墨基材上耐高温涂层。

本发明的有益效果是：

本发明制备的石墨基材上耐高温涂层，涂层料浆中碳化硅与硼化铪、硼化锆、钨粉、硅粉、粘结剂等发挥协同作用，可直接在石墨基材表面形成致密耐高温的涂层，涂层与基体结合性强，不容易脱落，气密性好，能在1400℃有氧环境下，发挥良好的抗氧化作用，对石墨基材起到保护作用。