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石墨材料抗氧化性研究进展

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石墨材料的优异性能大家都知道,它的缺陷大家也知道。*具关键的缺陷就是氧化,在有氧条件下,在氧化气氛下它会被氧化。为了提高石墨材料的高温抗氧化性能,国内外研究者进行了大量的研究工作。方法有基体改性法、表面涂层法、溶液浸渍法,另外还有陶瓷法,但是陶瓷法,他实际上与其他的方法有时候伴随而生,所以有时候不单独列出那么主要是上述方法,基本改性法,表面涂层法、溶液浸渍法。

基本改性法


是一种内部改性法,是在石墨进行内部添加氧化抑制剂。达到改善材料的抗氧化性能。

添加剂的选用必须满足以下的条件。

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这个性能。

主要有AI、B、Si、Ti、Zi、Mo、Hf、Cr这类氧化物。碳化物、氮化物、硼化物这类的添加剂有一个共同的这个特点,高熔点,低挥发性,高硬度。这种添加剂,对这个石墨材料抗氧化性的基本的基体很多,添加剂或者添加剂与碳反应的生成物与氧的亲和力大于碳和氧的亲和力。

首先,不重要的,辅助的。加进来就被氧化。而保住碳,丢卒保帅在高温下优先于碳被氧化,其反应产物不与氧反应,会与氧高温反应形成高温间系度小且流动性好的玻璃相。这块极其重要。玻璃相不仅可以填充材料中的孔隙和微裂纹,还是材料机构更加致密,而且在材料表面形成一层致密的化学阻挡层,减少材料表面的氧化反应活性点数目。阻止氧气和反应产物扩散到材料内部。这个基体改进法可以极大地改善石墨材料高温氧化性能。但是,加多了、量大了。氧化抑制剂的加入量过大会导致材料的性能下降。


涂层法

高温抗氧化涂层是改善石墨材料抗氧化剂非常有效的方法,它可以大大提高石墨材料在氧化环境中的使用温度,一个完整且有效的抗氧化涂层必须具有以下特征。

1、涂层必须能够有效地阻止氧气向基体材料内部的侵入,还要有低的氧渗透率。

2、涂层材料在高温下应有较低的挥发性。

3、涂层应能阻止基体材料向外扩散,尤其对于含有氧化物的组元更要注意。

4、涂层与基体材料之间以及涂层之间要有较高的粘结强度。

5、涂层与基体之间以及涂层之间必须要有良好的机械、化学兼容性

6、涂层之间以及涂层与基体之间,在高温下不能反应生成一些不需要的物相。

7、一些涂层不能分解,也不能体积缩小或者膨胀

8、涂层具有良好的耐腐蚀性及耐潮湿性能。

9、涂层还有自愈合性能。

10、涂层应有较高的使用寿命

11、涂层之间以及涂层与基体材料之间的热膨胀系数以尽可能的相近,防止高温下产生较大的热应力使发生裂纹失效或者降效。

由上述可知,仅靠单一的涂层是不能满足石墨材料的高温抗氧化性的,通常情况下抗氧化涂层是一个多层的。复合各层之间相互比较,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剂。

 

 

一个完整的涂层体系,有三层。

**层氧阻挡层。氧阻挡层能阻止氧气向石墨基体材料的内部渗入,是抗氧化储存质量好坏的关键。常用的阻挡材料是SiC和Si3N4等。主要是们有较低的膨胀系数和良好的抗氧化能力,被认为是*优良的氧阻挡层材料。

 

第二密封层。为了防止氧气通过外部涂层中的裂纹挤出石墨基体材料,通常都在外涂层的内部加一层玻璃态的密封层,当然去通过裂纹接触密封层时,密封层迅速氧化同时发生体积膨胀能够填充整个裂纹。*多的密封层体系是碳化硅、二氧化硅。 

第三粘结层。通常情况下石墨基体材料和涂层材料之间,由于热膨胀系数的不匹配导致涂层内部出现裂纹,导致涂层破坏降低石墨材料抗氧化性,为了解决这些问题,通常在涂层之间,涂层与石墨基体之间添加一层粘结层。选择粘剂层时要综合考虑涂层材料和石墨材料热膨胀系数其物理化学性能。

 

这个由于石墨材料的热膨胀系数低、极低,目前使用的涂层材料无论是硅质陶瓷涂层还是其他的氧化物陶瓷等等吧。都要大于hg3535体育娱乐官方网址石墨基体的膨胀系数。所以呢,要解决石墨材料的高温抗氧化问题,应首先解决涂层材料与石墨材料热膨胀系数的匹配性。

 

溶液浸渍法

溶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。溶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。

 

这个国内外的很多研究者,对于这个浸渍法了研究很多,实际上现在用的*多的*实用的,*市场化的,受众*多的就是这个浸渍法该法使用产品和对象*多,*常见的是磷酸盐体系中的中低温石墨材料抗氧化的需要

 

 

 

 

 




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