專利名稱：高溫抗氧化涂膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫抗氧化涂膠，特別是一種用于石墨表層的高溫抗氧化涂膠。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代材料中，綜合性能最突出的當(dāng)屬石墨碳，它耐高溫( 3000°C)、優(yōu)越的高溫強(qiáng)度(2500°C時(shí)，耐壓120MPn)、高導(dǎo)電率(電阻率3 6叫 !!!)、高導(dǎo)熱率(200 260W /m k)熱線膨脹系數(shù)(I. 5 3. I) X 10 —6 / °C,因此,石墨材料應(yīng)用廣泛,可以做成結(jié)構(gòu)制品，可以做成關(guān)鍵部位的零件，但是石墨碳有一項(xiàng)弱點(diǎn)，在常溫下，受到氧化，石墨材料慢慢的被侵蝕，在高溫下(大約600°C )，氧化炔受到氧化劑的侵蝕、受到灼熱金屬的氧化。這一弱點(diǎn)，大大限制了石墨的使用范圍，科技工作者長(zhǎng)期圍繞這一氧化問題，開展全方位研究，多數(shù)學(xué)者都知難而退，未能取得理想成果。研究大概有幾個(gè)方面 (1)改變結(jié)構(gòu)形式；
(2)降低使用要求；
(3)用復(fù)合方式保護(hù)石墨如復(fù)合碳?jí)K；
(4)用一種涂料改善石墨的使用性能。長(zhǎng)期研究結(jié)果基本上未能找到理想方式保護(hù)石墨，即石墨碳的優(yōu)良性能難以發(fā)揮作用，同時(shí)避免石墨氧化。國內(nèi)外，就這現(xiàn)狀，并不是未投入研究的力量，美國在40年代至今花費(fèi)了成千上萬億美元，它未能保護(hù)石墨、防氧化，獲得好成果，但它卻獲得了其它功能材料，其中有隱形飛機(jī)的出現(xiàn)等，中國80年代前后就出現(xiàn)了權(quán)威性報(bào)導(dǎo)，材料科學(xué)叢書“特種涂料”(高南等編著)同樣衍生到其它材料研究，另外，前蘇聯(lián)n .T.科洛梅采夫?qū)Ｖ蜔釘U(kuò)散涂層更深入的詳述了材料改性的研究原理、方式等，這是重大進(jìn)展，但是對(duì)具有全方位優(yōu)良性能的石墨碳的保護(hù)，幾乎沒有突出成果，80年代的發(fā)明成果“碳素涂膠”有一些突破，也限于1450°C以下的真空爐使用，多年的鎢鈷合金生產(chǎn)進(jìn)展快，要求耐2500°C的不氧化石墨涂膠，結(jié)果都只限粗淺嘗試。針對(duì)上述表現(xiàn)，高溫不耐氧化問題，電爐煉鋼每噸電爐鋼消耗5kg甚至IOkg電極，不銹鋼消耗更高，鋁電解槽每噸鋁消耗陽極600kg左右，中國每年產(chǎn)鋁約1400萬噸，耗陽極700 750萬噸，產(chǎn)生的二氧化碳數(shù)億噸，如果能降低石墨碳的消耗，無疑是對(duì)世界一大貢獻(xiàn)，美國等國科學(xué)家就提出了惰性陽極概念，中國工程院士邱竹賢先生在其專著“預(yù)焙槽煉鋁”(2005年3版P274)，也提到降排問題。除此，現(xiàn)在許多科技都提到石墨不能少，又知道石墨的高溫氧化嚴(yán)重。聞科技領(lǐng)域應(yīng)用石墨制品愈來愈多，電爐鋼、電解招、光伏廣業(yè)、多晶娃、單晶娃等工藝中存在空氣與石墨的相互作用。目前，國外公司為解決石墨氧化問題采用了幾種辦法。I、石墨表面涂一層粘土，減少空氣與石墨的接觸面積；2、用石墨碳質(zhì)薄紙；3、使用多孔氧化鋁；4、采用純度高的石墨作電極；5、采用氧化鋯和氧化鋁的混合物；6、用濃縮碳膠狀物涂復(fù)在陽極表面；7、采用天然鱗片石墨乳等。據(jù)現(xiàn)在所知，各個(gè)國家都很注意發(fā)展合金生產(chǎn)技術(shù)。一些發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了深入的研究，它們的動(dòng)向引起人們的關(guān)注。目如未能提出有關(guān)的技術(shù)，更未見到有關(guān)惰性電極惰性陽極方面的抗氧化等技術(shù)商品。國內(nèi)許多煉鋼、煉鋁、合金廠為解決難題，做了一些工作。如在電極表面涂磷酸鋁、用碳黑和氧化鋁粉涂覆、噴鍍定向石墨、涂覆石墨乳、采用陶瓷板等等，均未很好解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高溫抗氧化涂膠。采用物理化學(xué)方法，選用涂膠形式在石墨表面覆蓋一層化學(xué)物，使電極、陽極、硬質(zhì)合金在高溫?zé)Y(jié)過程產(chǎn)生新相抗氧化、減少氧化或抑制滲碳之類的作用，在熱分解或蒸發(fā)過程中，增大傳輸碳量阻力，起到一種自然保護(hù)作用，完滿地解決了氧化問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高溫抗氧化涂膠，其特征在于由高純碳化硅粉料、六亞甲基四胺、糖類、表面活性劑和凈水組成；其質(zhì)量百分比為20 30% 10 15% 4 7% 10 15% 35 50%;其制造方法是按上述比例先由高純碳化硅粉料與六亞甲基四胺與凈水在攪拌機(jī)內(nèi)混合成濕料；然后由糖類和表面活性劑在混合機(jī)內(nèi)調(diào)整配料，并經(jīng)振動(dòng)、研磨、攪拌分散成膠狀；物化檢測(cè)其比重為I. I I. 23%，pH值為7 8。本發(fā)明所述的高溫抗氧化涂膠，其高純碳化硅粉料、六亞甲基四胺、糖類、表面活性齊U、凈水的質(zhì)量百分比的優(yōu)選比例為25 : 10 : 5 : 10 : 50。本發(fā)明所述的高純碳化硅粉料含碳化硅98% - 99%，其粉料在500目 600目之間。本發(fā)明所述的凈水為去離子水或蒸餾水。本發(fā)明所述的糖類為甜菜糖。本發(fā)明所述的表面活性劑為吐溫60。本發(fā)明是制造一種新型碳化硅水系涂膠，其組成有高純碳化硅粉料，含碳化硅為98% - 99%，六亞甲基四胺(化學(xué)純)、糖類、表面活性劑、凈水，其質(zhì)量百分比是高純碳化硅粉料為20 30%、六亞甲基四胺為10 15%、糖為4 7%、表面活性劑為10 15%、凈水為30 50%，其最佳比例是25 : 10 : 5 : 10 : 50。按比例分別加入攪拌器混合，并振動(dòng)、研磨，使它們分散成膠狀，由于碳化硅粉受到上述化學(xué)物質(zhì)的作用，其粘度和分散性受到影響，再加上硅粉不易與水親合，在制造工藝中，室溫應(yīng)嚴(yán)格控制在18 30°C范圍，凈水一般用去離子水，最好用蒸餾水，不能混入含有大量氯離子和鐵離子的自來水，高純碳化硅粉是本涂膠的主體物質(zhì)。一、含碳化硅98%以上，二、細(xì)粉在500目以上愈細(xì)愈好，消耗量可以減少；六亞甲基四胺，不同溫度階段有分解變化，在高溫時(shí)，有抑制碳的傳輸效能；表面活性劑能提高碳化硅粉的擴(kuò)散作用；糖類是一種脫氧劑，有利于化學(xué)反應(yīng)；凈水調(diào)節(jié)涂膠比重改善涂膠的分散性，有利于涂膠在石墨表面形成最薄涂膠層，凈水的采用比油類更好，有利清洗，保護(hù)環(huán)境，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，也不存在油類不完全燃燒產(chǎn)生碳煙，不會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生第二次污染。本涂膠是一種無毒水溶性灰白色膠體,其比重為I. I I. 23%, pH值為7 8。能承受2000°C以上的高溫，灼燒后殘量小于0. 51%，是一種比石墨碳質(zhì)薄紙性能更優(yōu)良的介質(zhì)。
I、使用該種涂膠，在硬質(zhì)合金微控空間燒結(jié)過程中和電爐煉鋼、鋁電解槽陽極，不銹鋼冶煉電極中，特別是對(duì)于高鈷合金類，有抑制滲透作用，在熱分解或蒸發(fā)過程中，增大傳輸碳量阻力，起到一種自然保護(hù)作用，完滿地解決了氧化問題；2、該涂膠是水系膠體，可以很方便的涂刷在任何形態(tài)的石墨表面上；3、本涂膠使用時(shí)無灰塵；4、本涂膠在石墨上涂刷后，易干燥、易吸附，有粘著厚度；5、本涂膠生產(chǎn)成本低，有明確工藝流程，本涂膠用于高鉆硬質(zhì)合金燒結(jié)，保證了合金質(zhì)量，降低了石墨電極消耗，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著；6、本涂膠的生產(chǎn)周期短、靈活，不論大批量或者小批量均可隨需要立即開機(jī)生產(chǎn)，對(duì)電爐電極和硬質(zhì)合金燒結(jié)技術(shù)提供了可靠保障。本發(fā)明的高溫抗氧化涂膠由高純SiC、懸浮劑、糖、活性劑、凈水構(gòu)成的一種無機(jī)——有機(jī)混合物，即SiC水系膠體分散系。本發(fā)明的高溫抗氧化涂膠，應(yīng)用“雙電性”原理，在高溫反應(yīng)過程，涂膠同步產(chǎn)生“分解反應(yīng)”，有新相生成，Si、N2、H2有保護(hù)作用，SiC成份不被氧化。從本水系可以檢測(cè)同步反應(yīng)的存在。
I、高純SiC :本SiC屬@——SiC，在1900°C是穩(wěn)定的，高于1900°C、a——SiC是穩(wěn)定的。本涂膠內(nèi)有穩(wěn)定條件，同時(shí)，有充足C，來抑制它的逆反應(yīng)，這里SiC穩(wěn)定條件與Si生成條件存在，這可保證SiC的存在，其它有機(jī)物為一種大基團(tuán)。2、表面活性劑，也是懸浮劑。3、六亞甲基四胺，高溫下通過分解，抵制C的傳輸，作用明顯。4、糖類，提高原材料的抗氧化作用。本發(fā)明的高溫抗氧化涂膠依據(jù)石墨空間氧化特征、硬質(zhì)合金燒結(jié)中的物理化學(xué)反應(yīng)，以及高溫傳遞規(guī)律，采用了升溫過程同步反應(yīng)的碳化硅——水混合物系膠體。通過本碳化硅涂膠的物質(zhì)分解、蒸發(fā)，使碳化硅元素、雜質(zhì)元素?zé)o法接觸，從而抑制碳氧化合物的敏銳反應(yīng)。本發(fā)明并非一種簡(jiǎn)單的、形式上的分隔措施。本發(fā)明的涂膠的先進(jìn)性還表現(xiàn)在1、石墨氧化表面涂刷本涂膠后，電爐石墨電極及鎢鈷類合金燒結(jié)氧化過程中，涂膠分解的氧、氫、硅，同時(shí)又是一種自然保護(hù)介質(zhì)。這比形式上的“隔離”更理想；2、涂膠是水系膠體，涂刷方便，這更是石墨電極優(yōu)點(diǎn)；3、本涂膠是濕法生產(chǎn)，也是濕法涂刷，無灰塵，對(duì)人無害。碳化硅微粉在完全封閉系統(tǒng)生產(chǎn)。4、本涂膠易涂刷，也易干燥，易被石墨吸附；5、本涂膠生產(chǎn)成本低，社會(huì)效益顯著；6、本涂膠生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短；7、石墨電極消耗降低，碳排放低，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利。本發(fā)明的工藝生產(chǎn)設(shè)備，主要是攪拌機(jī)、混合機(jī)，要求用不銹鋼制，磨機(jī)(或研磨)可以是氣流磨、超細(xì)粉磨機(jī)等，質(zhì)量檢測(cè)有天平、高溫爐、酸度計(jì)、顆粒分析儀等。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式高溫抗氧化涂膠由高純SiC、懸浮劑、糖、活性劑、凈水構(gòu)成的一種無機(jī)一有機(jī)混合物SiC水系膠體分散系。由含碳化硅99%500目的高純碳化硅粉料、化學(xué)純六亞甲基四胺、糖類、表面活性劑、凈水組成，其質(zhì)量百分比是高純碳化硅粉料為25%、六亞甲基四胺為10%、糖為5%、表面活性劑為10%、凈水為50%。按比例分別加入攪拌機(jī)混合，并振動(dòng)、研磨，使他們分散成膠狀。具體工藝流程是首先將500目以上的含99%的碳化硅粉料與化學(xué)純六亞甲基四胺與去離子水在常溫常壓下在攪拌機(jī)內(nèi)混合成濕料，再用糖和表面活性劑調(diào)整配料，在混合機(jī)內(nèi)混合,并經(jīng)研磨攪拌去除雜質(zhì),最后經(jīng)檢測(cè)其比重為I. I 一 I. 23%, pH值為7 — 8。本發(fā)明的高溫抗氧化涂膠采用物理化學(xué)方法，選用涂膠形式在石墨表面覆蓋一薄層化學(xué)物，在高溫?zé)Y(jié)過程產(chǎn)生新相抗氧化，減少氧化或抑制滲碳之類的作用，以利電極、陽極、硬質(zhì)合金燒結(jié)過程的延續(xù)。
實(shí)施例I、計(jì)量稱取25kg高純碳化硅粉料(含碳化硅99%，細(xì)度為550目)與7kg六亞甲基四胺(化學(xué)純)和50kg蒸餾水；
2、在室溫25度，常壓下將上述物質(zhì)放入攪拌機(jī)內(nèi)混合成濕料；
3、將上述濕料和5kg甜菜糖與13kg表面活性劑在混合機(jī)內(nèi)混合；
4、將上述物料在研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨攪拌，去除雜質(zhì)；
5、質(zhì)量檢測(cè)(其儀器有天平、高溫爐、酸度計(jì)、顆粒分析儀)其比重為I.13%，pH值為
7. 5 ；
6、成品包裝。
權(quán)利要求
1.一種高溫抗氧化涂膠，其特征在于由高純碳化硅粉料、六亞甲基四胺、糖類、表面活性劑和凈水組成；其質(zhì)量百分比為20 30% 10 15% 4 7% 10 15% 35 50% ;其制造方法是按上述比例先由高純碳化硅粉料與六亞甲基四胺與凈水在攪拌機(jī)內(nèi)混合成濕料；然后由糖類和表面活性劑在混合機(jī)內(nèi)調(diào)整配料,并經(jīng)振動(dòng)、研磨、攪拌分散成膠狀；物化檢測(cè)其比重為I. I I. 23%，pH值為7 8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫抗氧化涂膠，其特征在于其高純碳化硅粉料、六亞甲基四胺、糖類、表面活性劑、凈水的質(zhì)量百分比的優(yōu)選比例為25 : 10 : 5 : 10 : 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高溫抗氧化涂膠，其特征在于高純碳化硅粉料含碳化硅98% - 99%,其粉料在500目 600目之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高溫抗氧化涂膠，其特征在于凈水為去離子水或蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高溫抗氧化涂膠，其特征在于所述的糖類為甜菜糖。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高溫抗氧化涂膠，其特征在于表面活性劑為吐溫60。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫抗氧化涂膠。由碳化硅含量為98%－99%的高純碳化硅粉料、化學(xué)純六亞甲基四胺、糖類、表面活性劑和凈水組成，其質(zhì)量百分比為20～30%∶10～15%∶4～7%∶10～15%∶35～50%。其制法是按比例分別加入攪拌器混合，并振動(dòng)、研磨、分散成膠狀。本發(fā)明是SiC水分散系膠體，比重1.1～1.23%，pH值為7～8。本發(fā)明主要應(yīng)用于電爐煉鋼電極，鋁電解槽陽極，高檔合金工藝等場(chǎng)合，很好地解決了石墨氧化和合金存在的燒結(jié)問題。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102850067SQ201210349720
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者李厚獻(xiàn), 謝有贊, 李 真 申請(qǐng)人:湖南汨特科技新材料股份有限公司