[其他]具有导电和氧化稳定性涂层之石墨模制品的制法

说明书

由碳和石墨制成的模制品随着化学、工程、和冶金等各个领域的发展，特别是模制品以电极的形式，在电炉钢和碳化物生产，铝电解和碱金属氯化物电解，以及例如，还有在核反应堆的研制等方面的应用，使其重要性显著地提高。

众所周知，碳是一种在受热作用时不会熔化，只能烧结的材料。因此，需要以不同的方法使之成型，通过粉末固体材料和粘结剂的混合，以形成碳和粘结剂的可成形混合物，然后，在成形之后，对所得的未加工坯件进行烧制。上述混合物可以通过挤压、模压，通过振动和捣实加工成形，而挤压方法特别适用于电极。通过混合而掺入的粘结剂在还原性和惰性气氛中烧制时被焦化。

然后，使烧制得到的很硬的模制品在在电阻炉内，于2700℃，无氧条件下进行石墨化，藉此方法将碳粉转化为石墨。

所得模制品的进一步机械加工或机加工，可用普通的金属加工机，例如藉车削而达到所需尺寸，而废屑和粉尘、一般需同时直接吸除掉。

但是，根据上述常规方法得到的石墨模制品都散布着大量气孔，气孔的比例量约为成形制品体积的1/4。这些气孔在石墨制品，特别是电极在以后的使用期间是非常不受欢迎的，因为这些气孔会加速成形制品，特别是加速电极的耗损，这是由于整个成形制品被氧化的结果，而所述的氧化又通过气孔而加速进行，因此显著地降低这些成形制品的使用寿命。

电极的这种水平方向的耗损，在把石墨电极用于电熔炉时，由于碳和大气中的氧，在500℃或更高温度发生反应而可以观察到，这种耗损可高达电极体积的70%，不仅对金属和金属本身的电熔化，而且尤其对电极使用的经济性有不利的影响，因为实际上只有大约30%的电极体对熔化过程有用。

因此，长期以来人们曾试图研制出成功减少气孔量的方法，这不仅可以改善石墨成形制品的密度，强度和导电性，而且尤其可以改善其氧化稳定性，降低电极水平方向的耗损，从而提高电极的使用寿命。

已知方法之一是在真空下或在压力下，用石油沥青或煤焦油沥青的沥青浸渍的方法。为了密封气孔，多数情况用合成树脂，这些合成树脂硬化后，一般是抗腐蚀的，但它们在例如石墨电极的情况下是没有用的，因为它们是在高温下使用，而合成树脂在此条件下会迅速燃掉，于是气孔就再次暴露。

一种甚至在高温时都能相当令人满意的防氧化作用，可借助于碳化物、硅化物、硼化物和氮化物的表面层而得以实现，该表面层可以藉涂刷涂层，接着进行烧制，或者用喷射枪和等离子喷枪进行喷镀。但是这些表面层的产生，不仅因所用材料而致费用大，而且也因表面层的形成比较复杂而很耗时。此外，保护层也可以用磷酸、磷酸盐或硼酸盐浸渍或涂刷成形的石墨制品而得。然而，所有这些防护层皆不导电，因此不能通过该保护层供电。

此外还知道，例如，由德国专利1271007可知，氧化稳定性碳材料的产生可通过先涂以一种铝粉和碳化硅组成的，含粘结剂的颜料，接着用电弧处理之。此外，在44884号中公布的欧洲专利申请80107559.9指出，为了防止电极夹的接触夹板与金属的防护层熔化在一起，而以石墨粉、可固化合成树脂、和水溶性粘结剂的混合物涂覆电极表面。最后，在第134，770号中新近公开的欧洲专利申请84850235.7叙述一种碳制品，一种具有防氧化涂层的碳电极或石墨电极，该防氧化涂层的制法是，先涂一层烧结过的、耐久的，细分陶瓷材料的多孔陶瓷层，然后向此保护层涂以硬质釉状物质的覆盖层，该物质是可塑的，而且在高于750℃左右温度时呈自由流动态。

已知的使石墨成形制品气孔密封的方法，特别是对于电炉钢生产用的石墨电极中气孔的密封方法，由于这种应用所碰到的高温，以及同时发生氧化的条件，因此至今未能确保石墨电极有令人满意的工作寿命。尺