石墨制品如何抗氧化處理？

      眾所周知，在石墨制品的制造過程中，有機(jī)碳質(zhì)質(zhì)料的熱解和縮聚使人造石墨材料多孔，一般孔隙率約為20~30。大多數(shù)為開孔，導(dǎo)致氧化氣體分散速度和深度增加，抗氧化功用惡化，一般在空氣中400℃左右開始氧化。減少石墨材料與氧氣的接觸面積是防止石墨材料氧化的重要措施之一。本質(zhì)上，抗氧化物質(zhì)用于掩蓋石墨材料的孔隙或活性中心，使其表面不直接露出于空氣中?，F(xiàn)在，石墨材料的抗氧化方法大致可分為三種：一種是表面涂層；第二，氣相堆積；第三，浸漬。浸漬法具有設(shè)備簡略、操作便利、效果顯著、經(jīng)濟(jì)性好等長處
1.表面涂覆法
    涂層方法是在石墨材料表面噴涂一層抗氧化涂層。一般來說，涂層根據(jù)涂層材料的不同而不同，涂層工藝也不同，產(chǎn)品的特性也不同。
（a）噴涂金屬、碳化物、硅化物等
    噴涂材料包含金屬、碳化物、硅化物以及上述材料的混合物。在石墨電極表面噴涂或熔合一層鋁基金屬陶瓷。常用的涂層工藝是在電極表面噴涂鋁和耐火材料的“替換噴涂熔融法”，以取得抗氧化涂層石墨電極。
抗氧化涂層有必要滿足以下要求：
    1）耐高溫不熔化，涂層分解溫度在1850℃以上；
    2）它與電極表面結(jié)合出色，具有相似的熱膨脹系數(shù)；
    3）導(dǎo)電率高于石墨電極基體；
    4）應(yīng)具有必定的機(jī)械強(qiáng)度；
    5）對(duì)冶金操作和鋼水質(zhì)量無不良影響。與平等質(zhì)量的焊條相比，具有抗氧化涂層的石墨焊條可下降噸鋼電耗20～30，下降煉鋼電耗5%左右。此外，由于抗氧化涂層的電阻較小，可以前進(jìn)通過電極的電流密度，減小電極直徑。
    但是，由于帶抗氧化涂層石墨電極的制造本錢增加了8%~10%，且電爐鋼廠運(yùn)用的抗氧化涂層電極需要對(duì)煉鋼爐電極座進(jìn)行技術(shù)改造，改造數(shù)量和出資較大，這將給煉鋼出產(chǎn)帶來一些費(fèi)事。因而，跟著大功率和超高功率石墨電極的推行運(yùn)用，我國基本上沒有出產(chǎn)抗氧化涂層石墨電極。
（b）硼化物涂層
    該方法在石墨制品表面涂覆一層含硼化物的碳化液，可大大下降其氧化性。在820℃中止空氣中的試驗(yàn)標(biāo)明，未涂覆石墨產(chǎn)品的氧化丟掉為100%，而硼化物涂覆石墨產(chǎn)品的氧化丟掉僅為1%。該方法主要用于制造飛機(jī)剎車片。
（c）涂有富鋁紅柱石等
     涂層材料含有20~70%的富鋁紅柱石（3ai2o32sio2）、5~14%的硅、5~70%的碳化硅或碳化硼。涂層噴在石墨產(chǎn)品上。通過單調(diào)和熱處理，涂層與石墨產(chǎn)品表面結(jié)合出色，可以承受劇烈的熱膨脹。該方法主要適用于坩堝、澆注熔融耐火材料的模具、高爐磚等。
2.氣相堆積
    熱解碳和熱解石墨具有出色的耐高溫性和耐腐蝕性，選用化學(xué)氣相堆積法在石墨材料表面堆積必定厚度的熱解碳或熱解石墨可以前進(jìn)石墨材料的抗氧化性。但是，在實(shí)踐運(yùn)用中，純熱解碳涂層最嚴(yán)重的缺點(diǎn)是各向異性大，易剝離。如果在堆積過程中在熱解碳中嵌入針狀碳化硅晶體，且晶體的軸向筆直于熱解碳的基面，則可以下降熱解碳的各向異性，增加熱解碳的c軸向強(qiáng)度，并改善其他功用，例如可擴(kuò)展性。
    此外，筆直嵌入的針狀碳化硅破壞了熱解碳的層狀結(jié)構(gòu)，然后減少了熱解碳層的脫落。由于硅在氧化過程中構(gòu)成，并熔化構(gòu)成保護(hù)層，因而產(chǎn)品的抗氧化性和耐腐蝕性得到增強(qiáng)。但是，由于其本錢高且僅適用于小尺度產(chǎn)品，該技術(shù)主要運(yùn)用于航空航天材料等范疇。
3.浸漬法
   浸漬法是用抗氧化材料浸漬石墨材料，以下降石墨制品的孔隙率，然后減少碳與氧的接觸面，前進(jìn)石墨材料的抗氧化性。為了取得滿足的成果，應(yīng)根據(jù)浸漬劑的具體情況選用不同的浸漬方法
（a）浸磷酸溶液
    該工藝簡略易行，制備的石墨制品抗氧化溫度可達(dá)760℃以上。具體方法是將石墨產(chǎn)品浸入含有磷酸鹽的磷酸溶液中約10分鐘。然后，將浸泡過的產(chǎn)品加熱至至少500°C約5-10分鐘。在680℃和800℃下的氧化試驗(yàn)標(biāo)明，浸漬石墨產(chǎn)品的抗氧化性顯著優(yōu)于未浸漬石墨產(chǎn)品。
（b）硼硅酸鹽浸漬玻璃
    將硼硅酸鹽玻璃放入浸漬設(shè)備中的不銹鋼錒系坩堝中，真空加熱熔化，放入石墨產(chǎn)品中，參與氨水必定時(shí)刻，使熔融玻璃浸入石墨產(chǎn)品中。浸漬石墨制品的功用比浸漬前有了很大的前進(jìn)。其間，抗壓強(qiáng)度前進(jìn)一倍，抗折強(qiáng)度前進(jìn)一倍以上，孔隙率顯著下降，電阻率基本不變，抗氧化性增強(qiáng)，氧化丟掉顯著下降。
（c）浸漬抗氧劑
    浸漬劑是一種抗氧化劑。抗氧化劑是一種或多種堿土金屬無機(jī)鹽和一種或兩種磷酸或磷酸鹽的混合物。在抗氧化劑混合物中參與少數(shù)導(dǎo)電助劑和由硅、鈣等金屬鹽組成的穩(wěn)弧劑，可制備出具有出色耐電弧性和導(dǎo)電性的電極產(chǎn)品。在700°C下對(duì)浸漬有抗氧化劑的石墨產(chǎn)品進(jìn)行6小時(shí)的試驗(yàn)標(biāo)明，石墨產(chǎn)品表面沒有氧化。
（d）浸沒金屬鹽
    挑選難熔金屬鹽的飽和溶液作為浸漬劑。在高溫加熱之前，浸漬石墨產(chǎn)品在氫氧化銨或硫酸氫銨水溶液中浸泡10分鐘，以將堆積在孔中的難熔金屬鹽轉(zhuǎn)化為氧化物。然后，石墨產(chǎn)品在真空或保護(hù)氣體中高溫加熱，將金屬氧化物轉(zhuǎn)化為碳化物。該方法可用于石墨電極的制備，特別是在控制碳濃度的熔融條件下。