CN106082185A - 一种提高普通石墨制品机械强度的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高普通石墨制品机械强度的方法，包含以下步骤：1)加工成型的石墨制品浸泡在压力为1.5—2.0MPa高压储罐中的四氯化硅溶液中；2)2h后泄至常压，取出石墨制品浸泡在水中，使浸透于石墨制品气孔内部的四氯化硅遇水生成二氧化硅；3)反应完成后，取出擦拭水分，浸渍在浸渍液储罐中，浸渍液储罐压力为3.5—4.0MPa，使浸渍液能完全渗透石墨制品；4)浸渍2‑3h后，对浸渍液储罐泄压至常压状态，取出石墨制品常温静置4h；用有机试剂将石墨制品表面析出的树脂擦拭干净；5)浸渍过的石墨制品分别在30—40℃、70—80℃和110——120℃下烘4h、4h和8h；6)再将海泡石粉填充在石墨制品的微孔内。

Description

一种提高普通石墨制品机械强度的方法

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域中非标石墨制品的增强方法，具体涉及一种提高普通石墨制品机械强度的方法。

背景技术

多晶硅生产装置的部分设备需要石墨配件，且品种较多，因特殊的工艺运行工况，石墨配件出现损坏的频率较多，为保证生产稳定运行，需及时更换处理，但采购原装配件存在价格高，采购周期长等问题，尤其是部分非标备件无法及时采购到位。

为解决此问题，通常情况下，由企业自行采购高强度石墨制品再加工成相应的配件，但这个过程存在加工难度大、加工成本高等问题。如果采用普通石墨制品加工配件即可克服上述问题，但加工普通石墨制品的配件机械强度达不到实际使用要求，尽管石墨制品具有一些优异性能，但仍不能适应各种苛刻的使用条件。人们已采取多种措施来提高石墨制品的性能，浸渍就是其中的一种方法，浸渍不仅能够改善制品的表面性质，还可以改变其结构性能。石墨制品通过浸渍，降低了气孔率的渗透率，提高了密度和抗氧化能力，降低了摩擦系数，提高了机械强度和密度，从而改善了制品的抗磨性能，浸渍已成为石墨制品生产的一个重要工序。目前，通常使用的浸渍剂有沥青、树脂、盐类、巴氏合金、铜、铜铝合金、矿物油、植物油等。但是人们仍在不断寻求新的浸渍材料及浸渍方法，提高产品的性能和扩大其应用范围。

现有已知石墨制品的浸渍方法：1)在18-25℃及具有浸渗后固化的大气压下用含有1.8％-2.2％苯酰基、1.3-5二烯和0.8％-1.2％的苯酰基过氧化物处理石墨制品，这样制得的制品热稳定性差，浸渍深度不够；2)在大气压下采用含有苯乙烯的苯醛基、1.3-5二烯混合物处理石墨制品，将浸渍制品的混合物放入催化剂的水溶液中，加热到100℃，随后热处理得到200-250℃，此种方法制得的石墨制品导热性能差，耐腐蚀稳定性低。因此以上浸渍方法都不尽如人意。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效、低成本、加工工艺简便的普通石墨制品的处理方法，旨在提高普通石墨制品的机械强度。

为解决上述问题，本发明提供的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，1.一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

1)将加工成型的普通石墨制品完全浸泡在高压储罐中的四氯化硅溶液中，使其渗透普通石墨制品，高压储罐的压力为1.5—2.0MPa；

2)待2h后将高压储罐内压力泄至常压，取出石墨制品浸泡在水中，使浸透于石墨制品气孔内部的四氯化硅遇水反应生成二氧化硅；

3)待反应完成后，取出石墨制品擦拭掉表面水分，使其表面不形成张力；再次浸渍在浸渍液储罐中，浸渍液储罐压力为3.5—4.0MPa；对浸渍液储罐进行加压，在高压环境下使浸渍液充分渗透石墨制品，填充表面和内部孔隙。

4)浸渍2-3h后，对浸渍液储罐泄压至常压状态，取出石墨制品在常温下静置4h，使浸渍液固化在石墨制品中；再用有机试剂将石墨制品表面析出的树脂擦拭干净；

5)将浸渍过的石墨制品分别在30-40℃、70-80℃和110-120℃下烘4h、4h和8h，缓慢升温使浸渍液完全固化，充满微孔；

6)再将海泡石粉填充在石墨制品的微孔内，使得石墨制品结构更加紧密，不易变形，提高了石墨制品整体稳定性，更有利于提高石墨制品的使用寿命。

所述的步骤1)中四氯化硅溶液的含量大于99.5％。

所述的步骤2)中水为普通的自来水。

所述的步骤3)中浸渍液为合成树脂、固化剂和乙醇的混合液。

所述浸渍液中的合成树脂为酚醛树脂和呋喃树脂，其比例为1：4，固化剂含量为0.5％-1％，乙醇含量为1％-2％。

所述的步骤4)中有机试剂为丙酮或乙醇中的一种。

本发明提供的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其有益效果在于：

1、工艺方法简单，易操作，同时降低采购、加工成本，采用的四氯化硅为多晶硅生产领域中的副产物，因此节约资源，降低生产成本，使四氯化硅与水反应生成的二氧化硅，能够填充石墨制品材料内部气孔的容积，使整个石墨制品材料基体变得致密不透，因此可以减少石墨制品的孔隙率，增强耐磨性，混合溶液浸渍处理后的普通石墨制品具有结构致密、机械强度高，而二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子共价键，因此是共价键结合的化合物，化学性能稳定，除强氧化性气体，及熔融碱，几乎不受其他酸碱的腐蚀，因此耐腐蚀，再者在石墨制品的微孔内填充海泡石粉，使得石墨制品结构更加紧密，不易变形，提高了石墨制品整体稳定性，更有利于提高石墨制品的使用寿命。

2、浸渍处理后的普通石墨制品与原石墨或采购的其它类型石墨制品相比，浸渍后的试样增重为17.9％，热处理后增重为16.8％，在石墨空隙中的浸渍固化程度为99.8％，其机械强度、抗冲击性能、自润滑性能、耐磨性能大幅提高，肖氏硬度达到HS80～85，其使用寿命比处理前提高了2～3倍。

具体实施方式

本实施的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，该方法包含以下步骤：

将加工成型的普通石墨制品完全浸泡在高压储罐中的四氯化硅溶液中，使其渗透普通石墨制品，高压储罐的压力为1.5—2.0MPa；2)待2h后将高压储罐内压力泄至常压，取出石墨制品浸泡在水中，使浸透于石墨制品气孔内部的四氯化硅遇水反应生成二氧化硅；3)待反应完成后，取出石墨制品擦拭掉表面水分，使其表面不形成张力；再次浸渍在浸渍液储罐中，浸渍液储罐压力为3.5—4.0MPa；对浸渍液储罐进行加压，在高压环境下使浸渍液充分渗透石墨制品，填充表面和内部孔隙；4)浸渍2-3h后，对浸渍液储罐泄压至常压状态，取出石墨制品在常温下静置4h，使浸渍液固化在石墨制品中；再用有机试剂将石墨制品表面析出的树脂擦拭干净；5)将浸渍过的石墨制品分别在30—40℃、70—80℃和110——120℃下烘4h、4h和8h，缓慢升温使浸渍液完全固化，充满微孔；6)再将海泡石粉填充在石墨制品的微孔内，使得石墨制品结构更加紧密，不易变形，提高了石墨制品整体稳定性，更有利于提高石墨制品的使用寿命。

2.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤1)中四氯化硅溶液的含量大于99.5％。

3.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤2)中水为普通的自来水。

4.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤3)中浸渍液为合成树脂、固化剂和乙醇的混合液。

5.如权利要求1、4所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述浸渍液中的合成树脂为酚醛树脂和呋喃树脂，其比例为1：4，固化剂含量为0.5％-1％，乙醇含量为1％-2％。

6.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤4)中有机试剂为丙酮或乙醇中的一种。

其增强效果见表一：

表一石墨制品处理前后对比数据表

检测项目	处理前	处理后
			肖氏硬度(HS)	55-60	80～85
使用寿命(天)	7	15～30

Claims (6)

1.一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

1)将加工成型的普通石墨制品完全浸泡在高压储罐中的四氯化硅溶液中，使其渗透普通石墨制品，高压储罐的压力为1.5—2.0MPa；

2)待2h后将高压储罐内压力泄至常压，取出石墨制品浸泡在水中，使浸透于石墨制品气孔内部的四氯化硅遇水反应生成二氧化硅；

3)待反应完成后，取出石墨制品擦拭掉表面水分；再次浸渍在浸渍液储罐中，浸渍液储罐压力为3.5—4.0MPa，使浸渍液能完全渗透石墨制品，填充表面和内部孔隙；

4)浸渍2-3h后，对浸渍液储罐泄压至常压状态，取出石墨制品在常温下静置4h，使浸渍液固化在石墨制品中；再用有机试剂将石墨制品表面析出的树脂擦拭干净；

5)将浸渍过的石墨制品分别在30—40℃、70—80℃和110——120℃下烘4h、4h和8h，缓慢升温使浸渍液完全固化，充满微孔；

6)再将海泡石粉填充在石墨制品的微孔内。

2.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤1)中四氯化硅溶液的含量大于99.5％。

3.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤2)中水为普通的自来水。

4.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤3)中浸渍液为合成树脂、固化剂和乙醇的混合液。

5.如权利要求1、4所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述浸渍液中的合成树脂为酚醛树脂和呋喃树脂，其比例为1：4，固化剂含量为0.5％-1％，乙醇含量为1％-2％。

6.如权利要求1所述的一种提高普通石墨制品机械强度的方法，其特征在于：所述的步骤4)中有机试剂为丙酮或乙醇中的一种。