石墨抗氧化方法的种类及选择!


从石墨材料氧化失重的机理可看出,提高石墨材料抗氧化能力的方法主要有两种:在石墨基体内加入抗氧化剂降低材料的氧化速率和在石墨材料的外表面涂覆一层抗氧化涂层,使石墨材料与氧化性气体隔绝开,防止气体进入材料内部,提高石墨材料的抗氧化性。具体的技术途径为:溶液浸渍法、基体改性法和表面涂覆抗氧化涂层。


1/溶液浸渍法

液浸渍法是提高石墨材料高温抗氧化性能的一个有效途径,该方法是采用适当的浸渍剂配制溶液对石墨制品进行浸渍,然后经过热处理,使渗入到石墨材料内部的浸渍剂转变成高温抗氧化物质,填充石墨材料内部孔隙并覆盖石墨表面,从而隔绝氧化性气体并阻挡气体从孔隙进入到石墨材料内部,延缓氧化反应的发生,提高石墨材料的高温抗氧化性能。


优点:工艺操作简单、成本低廉、不易脱落及不易产生微裂纹等优点,且基本保持了石墨材料的性能。

缺点:浸渍法采用的浸渍剂存在高温下(800℃以上)易挥发的缺点,因此只限于800℃以下的氧化防护。


2/基体改性法

基体改性法是一种内部改性法,是在石墨基体内部添加氧化抑制剂,达到改善材料的抗氧化性能。添加剂的选用要满足以下要求:

(1)添加剂与石墨基体材料要有很好的化学相容性;

(2)具备较低的氧气、湿气渗透能力;

(3)不能对氧化反应有催化作用;

(4)不能影响石墨基体材料原有机械、热学性能,能有效的抑制石墨材料的氧化。


在实际操作中,常用的添加剂主要包括Al、B、Si、Ti、Zr、Mo、Hf、Cr的氧化物、碳化物、氮化物以及硼化物等,这些添加剂具有高熔点、低挥发性、高硬度等化点。


优点:可极大地改善石墨材料的高温抗氧化性能,效果明显。

缺点:氧化抑制剂的加入往往会降低材料的机械及热学性能。


3/表面涂覆抗氧化涂层

高温抗氧化涂层是天然石墨抗氧化最有效的和最主要的手段,它可以大大提高石墨材料在氧化环境中的使用温度。它的基本功能是把基体材料和氧化环境隔离开来。

通常情况下,抗氧化涂层是一个多种涂层的复合,各层之间相互协调、相互弥补,充分发挥各个涂层的优势,达到整体优良的抗氧化性。一个完整的涂层体系应包括氧阻挡层、密封层、粘结层。

根据涂层形式来分,可以分为单一涂层和多层涂层。而多层涂层又包括:双层抗氧化涂层体系、多层抗氧化涂层体系。按其制备原料可分为:玻璃涂层,陶瓷涂层,金属涂层等。

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