導電抗氧化自愈合石墨電極涂料的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種導電抗氧化自愈合石墨電極涂料。
【背景技術】
[0002] 為了降低炭材料的消耗，國內外學者一般采用兩種方式，分別是基體改性法和涂 層技術。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 能會導致材料力學性能的下降，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)生氧化反應的防護技術。 因此，對于較高溫度下的石墨電極抗氧化保護，涂層技術能滿足有效抗氧化的要求。常用的 石墨抗氧化涂層技術主要有包埋法、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)常用設備構造、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 電、導熱性有所下降，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相容 性和機械相容性問題，經受多次熱沖擊后，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 料的制備工藝復雜，一般要經過一次或多次的高溫熱處理過程。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術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性、中高溫度下能發(fā)生自愈合、且具有優(yōu) 良的導電性和抗氧化性的石墨電極涂料。
[0004] 解決上述技術問題所采用的方案是該導電抗氧化自愈合石墨電極涂料的質量百 分比組成為：溶劑20 %?60 %、分散劑0. 1 %?4 %、粘結劑5 %?40 %、潤濕劑5 %?40 %、 導電材料5 %?15 %、抗氧化劑15 %?45 %。
[0005] 上述的導電抗氧化自愈合石墨電極涂料的質量百分比組成優(yōu)選：溶劑30 %? 40 %、分散劑〇· 5 %?1 %、粘結劑10 %?20 %、潤濕劑15 %?25 %、導電材料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劑ΚΗ-550的質量比為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劑 ΚΗ-550的質量比為25:1?35:1的混合物；導電材料是粒徑< 40 μm的導電炭黑、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，粘結劑為聚乙二醇、聚 乙烯醇或甲基纖維素與硅烷偶聯劑的混合物，該粘結劑與潤濕劑復配表現出良好的相互協 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部的孔隙中去，不僅阻斷了 氧分子侵入基體內部的通道，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溫度范圍內均可實現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出了良好的抗氧化性能，簡化了操作 步驟，降低了生產成本。
【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] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，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、^硅烷偶聯劑腿-550、 25g粒徑< 70 μπι的絡粉、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硅烷偶聯劑KH-550、 5g粒徑< 70 μ m的絡粉、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硅烷偶聯劑 KH_550、40g粒徑< 70 μ m的絡粉、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