導(dǎo)電抗氧化自愈合石墨電極涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電抗氧化自愈合石墨電極涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了降低炭材料的消耗，國內(nèi)外學(xué)者一般采用兩種方式，分別是基體改性法和涂 層技術(shù)。雖然基體改性法在一定程度上可以提高炭材料的抗氧化性能，但由于其無法完全 將炭材料與氧隔離開來，其防護作用具有一定的局部性，而且在炭材料中加入的抑制劑可 能會導(dǎo)致材料力學(xué)性能的下降，因此一般只能在較低溫度下提供有效的抗氧化保護。涂層 技術(shù)是利用表面涂層體系來隔離氧與基體，從而避免兩者接觸發(fā)生氧化反應(yīng)的防護技術(shù)。 因此，對于較高溫度下的石墨電極抗氧化保護，涂層技術(shù)能滿足有效抗氧化的要求。常用的 石墨抗氧化涂層技術(shù)主要有包埋法、氣相沉積法、料漿法、等離子噴涂法、溶膠-凝膠法和 水熱電泳沉積方法等。料漿法與其它方法相比有很多優(yōu)點：(a)常用設(shè)備構(gòu)造、涂層工藝較 為簡單，易于操作；(b)不受場地、環(huán)境條件的限制，一般在室溫下操作，不會使零件產(chǎn)生熱 影響和變形；(c)適合于各種尺寸的物件，涂層的厚度較易控制；（d)適合于大尺寸的物件 及不規(guī)則物件。常用料漿法涂層材料一般包括溶劑（水）、粘結(jié)劑（磷酸二氫鋁、磷酸鋁） 和抗氧化劑（碳化硼、碳化硅、氧化鎂和氧化鋁等），但抗氧化劑引入到石墨電極后，其導(dǎo) 電、導(dǎo)熱性有所下降，抗熱散裂性變差；且用作涂層的抗氧化劑和石墨電極間存在化學(xué)相容 性和機械相容性問題，經(jīng)受多次熱沖擊后，涂層存在剝離和脫落的危險；而且較低溫度下抗 氧化劑自身不能有效地彌合涂層中存在的微裂紋，石墨電極也會被氧化；并且這些涂層材 料的制備工藝復(fù)雜，一般要經(jīng)過一次或多次的高溫?zé)崽幚磉^程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述石墨電極涂層材料易脫落、存在裂紋的 缺陷，提供一種涂層無裂痕、與基體有很好的粘結(jié)性、中高溫度下能發(fā)生自愈合、且具有優(yōu) 良的導(dǎo)電性和抗氧化性的石墨電極涂料。
[0004] 解決上述技術(shù)問題所采用的方案是該導(dǎo)電抗氧化自愈合石墨電極涂料的質(zhì)量百 分比組成為：溶劑20 %?60 %、分散劑0. 1 %?4 %、粘結(jié)劑5 %?40 %、潤濕劑5 %?40 %、 導(dǎo)電材料5 %?15 %、抗氧化劑15 %?45 %。
[0005] 上述的導(dǎo)電抗氧化自愈合石墨電極涂料的質(zhì)量百分比組成優(yōu)選：溶劑30 %? 40 %、分散劑〇· 5 %?1 %、粘結(jié)劑10 %?20 %、潤濕劑15 %?25 %、導(dǎo)電材料5 %?15 %、 抗氧化劑15 %?25%。
[0006] 上述的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙三醇、丙酮中的任意一種；分散劑為萘磺酸甲醛縮 合物鈉鹽；潤濕劑是粒徑為< 70 μπι的鎢粉、鈦粉、鈷粉、鉻粉中的任意一種；粘結(jié)劑是聚乙 二醇200、聚乙烯醇1788、甲基纖維素中任意一種與硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550的質(zhì)量比為15:1? 50:1的混合物，優(yōu)選聚乙二醇200、聚乙烯醇1788、甲基纖維素中任意一種與硅烷偶聯(lián)劑 ΚΗ-550的質(zhì)量比為25:1?35:1的混合物；導(dǎo)電材料是粒徑< 40 μm的導(dǎo)電炭黑、石墨粉、 碳納米管、碳纖維中的任意一種，抗氧化劑是粒徑< 40 μm的碳化硅、碳化硼、二氧化硅中 任意一種與粒徑< 40 μ??的氧化硼的質(zhì)量比為1:3?8:1的混合物，優(yōu)選粒徑< 40 μ??的 碳化硅、碳化硼、二氧化硅中任意一種與粒徑< 40 μm的氧化硼的質(zhì)量比為1:1?3:1的混 合物。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0008] 1、本發(fā)明的涂層材料中潤濕劑為鎢粉、鈦粉、鈷粉或鉻粉，粘結(jié)劑為聚乙二醇、聚 乙烯醇或甲基纖維素與硅烷偶聯(lián)劑的混合物，該粘結(jié)劑與潤濕劑復(fù)配表現(xiàn)出良好的相互協(xié) 同作用，使所制備的抗氧化涂層與炭基體粘附力強，高溫狀態(tài)下不易脫落，而且無裂紋，有 效阻止了氧的侵蝕。
[0009] 2、本發(fā)明的涂層材料以B4C、SiC或SiO^ B 203的混合物作為抗氧化劑，B 203具有 較低的熔點和粘度，它可以在基體中流動，填充到炭材料基體內(nèi)部的孔隙中去，不僅阻斷了 氧分子侵入基體內(nèi)部的通道，又減小了活性部位的表面積，使所制備的抗氧化涂層具有優(yōu) 良的自愈合能力，在800?1400°C溫度范圍內(nèi)均可實現(xiàn)有效的自愈合抗氧化。
[0010] 3、本發(fā)明的涂層材料不需要高溫處理也表現(xiàn)出了良好的抗氧化性能，簡化了操作 步驟，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0011] 圖1是未涂層的石墨電極的照片。
[0012] 圖2是采用實施例1的涂料涂層后的石墨電極的照片。
[0013] 圖3是未涂層的石墨電極在1000°C氧化1小時后的照片。
[0014] 圖4是采用實施例1的涂料涂層后的石墨電極在1000°C氧化1小時后的照片。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于 這些實施例。
[0016] 實施例1
[0017] 將30g水、Ig萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、15g聚乙二醇200、^硅烷偶聯(lián)劑腿-550、 25g粒徑< 70 μπι的絡(luò)粉、IOg粒徑< 40 μπι石墨粉、15g粒徑為1 μπι的碳化硼和3g粒徑 < 40 μ m的氧化硼攪拌混合均勾，得到室溫下粘度為968MPa · s的導(dǎo)電抗氧化自愈合石墨 電極涂料。
[0018] 實施例2
[0019] 將60g水、0. Ig萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、5g聚乙二醇200、0. 2g硅烷偶聯(lián)劑 KH-550、5g粒徑< 70μπι的鉻粉、5g粒徑< 40μπι的石墨粉、12. 7g粒徑為1 μπι的碳化硼 和12g粒徑< 40 μπι的氧化硼攪拌混合均勾，得到室溫下粘度為745MPa · s的導(dǎo)電抗氧化 自愈合石墨電極涂料。
[0020] 實施例3
[0021] 將20g水、0. 5g萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、39g聚乙二醇200、Ig硅烷偶聯(lián)劑KH-550、 5g粒徑< 70 μ m的絡(luò)粉、15g粒徑< 40 μ m的石墨粉、5g粒徑為1 μ m的碳化硼和14. 5g粒 徑< 40 μ m的氧化硼攪拌混合均勻，得到室溫下粘度為820MPa · s的導(dǎo)電抗氧化自愈合石 墨電極涂料。
[0022] 實施例4
[0023] 將30g水、4g萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、5. 8g聚乙二醇200、0. 2g硅烷偶聯(lián)劑 KH_550、40g粒徑< 70 μ m的絡(luò)粉、5g粒徑< 40 μ m的石墨粉、13g粒徑為1 μ m的碳化硼和 2g粒徑< 40 μ m的氧化硼攪拌混合均勾，得到室溫下粘度為1720MPa ·s的導(dǎo)電抗氧化自愈 合石墨電極涂料。
[0024] 實施例5
[0025] 將30g水、4g萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、5. Sg聚乙二醇200