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提高石墨材料抗氧化性涂層法的特征

高溫抗氧化涂層是改善石墨材料抗氧化劑非常有效的方法，它可以大大提高石墨材料在氧化環(huán)境中的使用溫度，一個(gè)完整且有效的抗氧化涂層必須具有以下特征。

總結(jié)了下，差不多有11個(gè)。

1、涂層必須能夠有效地阻止氧氣向基體材料內(nèi)部的侵入，還要有低的氧滲透率。

2、涂層材料在高溫下應(yīng)有較低的揮發(fā)性。

3、涂層應(yīng)能阻止基體材料向外擴(kuò)散，尤其對于含有氧化物的組元更要注意。有些氧化物容易被還原，尤其是在我們碳的背景下又是高溫，碳是一個(gè)強(qiáng)力的、強(qiáng)大的還原劑，我們這個(gè)煉鐵，煉金屬硅等等，主要是碳素還原劑。它并不是高溫就能煉出來，他有還原劑的，所以這個(gè)背景呢，是我們這個(gè)碳、石墨做基體，做背景，又是高溫一些氧化物更容易被還原，體積小了，遮蓋少了。有的變氣體揮發(fā)啦，這是一個(gè)要注意的。

4、涂層與基體材料之間以及涂層之間要有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。

5、涂層與基體之間以及涂層之間必須要有良好的機(jī)械、化學(xué)兼容性

6、涂層之間以及涂層與基體之間，在高溫下不能反應(yīng)生成一些不需要的物相。

7、一些涂層不能分解，也不能體積縮小或者膨脹，過分膨脹還是不行，這個(gè)涂層不允許縮小，或者講縮小和膨脹，誰高誰低、誰賴誰好，縮小是最致命的，因?yàn)槲艺谏w不住吧。

8、涂層具有良好的耐腐蝕性及耐潮濕性能。

9、涂層還有自愈合性能。

10、涂層應(yīng)有較高的使用壽命

11、涂層之間以及涂層與基體材料之間的熱膨脹系數(shù)以盡可能的相近，防止高溫下產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力使發(fā)生裂紋失效或者降效。最關(guān)鍵的是第11條。我們很多工種很多研發(fā)啊，人力物力在第11條上面成果困難挫折這個(gè)是同時(shí)并舉的。目前還沒有很好的解決，有些單位還是做的不錯(cuò)的，這個(gè)滿足于我們國家的課題完成任務(wù)，但是要達(dá)到全面的解決還是有一定困難，還要時(shí)間。

由上述可知，僅靠單一的涂層是不能滿足石墨材料的高溫抗氧化性的，通常情況下抗氧化涂層是一個(gè)多層的。復(fù)合各層之間相互比較，相互彌補(bǔ)，充分發(fā)揮各個(gè)涂層的優(yōu)勢，達(dá)到整體優(yōu)良的抗氧化劑。

一個(gè)完整的涂層體系，有三層。

第一層氧阻擋層。氧阻擋層能阻止氧氣向石墨基體材料的內(nèi)部滲入，是抗氧化儲存質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。常用的阻擋材料是SiC和Si3N4等。主要是他們有較低的膨脹系數(shù)和良好的抗氧化能力，被認(rèn)為是最優(yōu)良的氧阻擋層材料。

第二密封層。為了防止氧氣通過外部涂層中的裂紋擠出石墨基體材料，通常都在外涂層的內(nèi)部加一層玻璃態(tài)的密封層，當(dāng)然去通過裂紋接觸密封層時(shí)，密封層迅速氧化同時(shí)發(fā)生體積膨脹能夠填充整個(gè)裂紋。最多的密封層體系是碳化硅、二氧化硅。這個(gè)體系效果好，玻璃態(tài)的二氧化硅能愈合涂層中的裂紋，因?yàn)樗谝欢ǖ臏囟认滤羞@個(gè)流動(dòng)性，這個(gè)流動(dòng)性極其重要，我們很多的這個(gè)微孔碳裝，一些這個(gè)冶煉的一些材料，有時(shí)候就有這一類的物相存在，就比其它產(chǎn)品要好。

第三粘結(jié)層。通常情況下石墨基體材料和涂層材料之間，由于熱膨脹系數(shù)的不匹配導(dǎo)致涂層內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致涂層破壞降低石墨材料抗氧化性，為了解決這些問題，通常在涂層之間，涂層與石墨基體之間添加一層粘結(jié)層。還是這種粘劑層主要是我們SiC和Si3N4。選擇粘劑層時(shí)要綜合考慮涂層材料和石墨材料熱膨脹系數(shù)其物理化學(xué)性能。

這個(gè)由于石墨材料的熱膨脹系數(shù)低、極低，目前使用的涂層材料無論是硅質(zhì)陶瓷涂層還是其他的氧化物陶瓷等等吧。都要大于我們石墨基體的膨脹系數(shù)。所以呢，要解決石墨材料的高溫抗氧化問題，應(yīng)首先解決涂層材料與石墨材料熱膨脹系數(shù)的匹配性。

說一句，這個(gè)研究者很多，最后集中在碳化硅。當(dāng)然有碳化硅的高溫抗氧化性，其實(shí)最關(guān)鍵的是它和我們石墨材料的這個(gè)熱膨脹系數(shù)非常接近，其實(shí)還有比我們碳化硅性價(jià)比更高的抗氧化物相，但是屢試屢敗，就是還是集中于碳化硅，關(guān)鍵問題還是膨脹系數(shù)匹配。

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