CN113307264A - 一种耐高温石墨材料的制备方法 - Google Patents

一种耐高温石墨材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113307264A
CN113307264A CN202110615288.3A CN202110615288A CN113307264A CN 113307264 A CN113307264 A CN 113307264A CN 202110615288 A CN202110615288 A CN 202110615288A CN 113307264 A CN113307264 A CN 113307264A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
temperature
following
steps
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110615288.3A
Other languages
English (en)
Inventor
庾正伟
宋川
刘锦霖
陈奎
徐腈蔓
田雅萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Longchang Materials Co Ltd
Original Assignee
China Railway Longchang Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Longchang Materials Co Ltd filed Critical China Railway Longchang Materials Co Ltd
Priority to CN202110615288.3A priority Critical patent/CN113307264A/zh
Publication of CN113307264A publication Critical patent/CN113307264A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/21—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耐高温石墨材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、清除石墨表面的杂质；步骤二、对石墨进行无机盐浸渍；步骤三、对经过无机盐浸渍的石墨进行热处理。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明制备工艺简单，成本低，所用浸渍液主要成分是磷酸盐、硼酸盐，其高温抗氧化性能主要源自硼酸盐和磷酸盐在高温下分解产生的一系列变化，在石墨表面或孔隙中覆盖一层稳定的抗氧化涂层，减少了氧化性气体向石墨内部扩散的通道，提高石墨的高温抗氧化性。所制备的石墨粉体覆盖的抗氧化涂层与石墨具有良好的结合强度。

Description

一种耐高温石墨材料的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨粉体技术领域，具体涉及一种耐高温石墨材料的制备方法。
背景技术
石墨材料因其具有良好的耐腐蚀性、导热导电性、优异的力学性能、较高的热稳定性等特性，而被广泛应用于航空航天、高铁、金属冶炼、耐火材料、核电工业、石油机械等领域。然而石墨材料具有强烈的氧化敏感性，在大气环境中大约400℃就开始被氧化分解，且随着温度升高氧化失重越发显著，严重制约石墨材料在高温领域的进一步应用。因此，提高石墨的高温抗氧化性能，延长材料使用寿命具有重要意义。针对石墨材料高温易氧化的问题，目前常用的方法主要有气相沉积法、固相烧结法、硅油浸渍法等，但上述提到的方法存在实施过程复杂，工艺控制率低，生产周期长，样品前处理过程繁琐等问题，无法满足实际应用需求。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种简单的耐高温石墨粉体材料的制备方法，旨在在石墨材料表面制备一层耐高温抗氧化涂层材料，阻碍氧化性气体向石墨内部扩散，以提高石墨材料高温抗氧化性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐高温石墨材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、清除石墨表面的杂质；
步骤二、对石墨进行无机盐浸渍；
步骤三、对经过无机盐浸渍的石墨进行热处理。
进一步地，步骤一所述清除石墨表面杂质的方法为：对石墨依次用蒸馏水、酒精分别清洗10～15min，再过滤烘干。
进一步地，所述石墨粒径为150～500μm，石墨中碳含量≥94wt％。
进一步地，步骤二所述对石墨进行无机盐浸渍的方法为：
(1)制备浸渍液A：
称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共2～12g，然后加入90～100℃的蒸馏水20～30ml，充分搅拌混合至透明，再加入1～5mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A；
(2)对石墨进行浸渍，制得混合物B：
将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80～90℃下干燥12～14h后得到混合物B。
进一步地，步骤三所述对经过无机盐浸渍的石墨进行热处理的方法为：将经过无机盐浸渍的石墨置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理1～3h。
进一步地，在制备浸渍液时，四硼酸钠和磷酸二氢钠配制10g，蒸馏水20ml，磷酸5mL；经过浸渍的石墨过滤后在80℃下干燥12h；混合物B在120～400℃下进行热处理1～2h。
进一步地，所述四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸的纯度均为分析纯，纯度99.9％。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明制备工艺简单，成本低，所用浸渍液主要成分是磷酸盐、硼酸盐，其高温抗氧化性能主要源自硼酸盐和磷酸盐在高温下分解产生的一系列变化，在石墨表面或孔隙中覆盖一层稳定的抗氧化涂层，减少了氧化性气体向石墨内部扩散的通道，提高石墨的高温抗氧化性。所制备的石墨粉体覆盖的抗氧化涂层与石墨具有良好的结合强度。
具体实施方式
一种耐高温石墨材料的制备方法，包括以下三个阶段：
一、预处理阶段：
石墨均依次用蒸馏水、酒精清洗10～15min，再过滤烘干后备用，以清除石墨表面的杂质。
上述所用石墨粒径为150～500μm，石墨中碳含量≥94wt％。
二、无机盐浸渍阶段：
1)称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共2～12g，然后加入90～100℃的蒸馏水20～30ml，充分搅拌混合至透明，再加入1～5mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
上述所用四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸的纯度均为分析纯，纯度99.9％。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80～90℃下干燥12～14h后得到混合物B。
三、热处理阶段：
将混合物B置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理1～3h，即得到耐高温的石墨材料。
以下将结合具体实施例对本发明作更进一步的详细描述：
实施例1：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共10g，然后加入90～100℃的蒸馏水20ml，充分搅拌混合至透明，再加入5mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥12h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～400℃下进行热处理1～2h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例2：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共8g，然后加入90～100℃的蒸馏水20ml，充分搅拌混合至透明，再加入4mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在85℃下干燥13h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～400℃下进行热处理1～2h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例3：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共6g，然后加入90～100℃的蒸馏水20ml，充分搅拌混合至透明，再加入3mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在90℃下干燥14h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～400℃下进行热处理1～2h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例4：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共4g，然后加入90～100℃的蒸馏水20ml，充分搅拌混合至透明，再加入2mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥12h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～400℃下进行热处理1～2h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例5：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共2g，然后加入90～100℃的蒸馏水20ml，充分搅拌混合至透明，再加入1mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在90℃下干燥13h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～400℃下进行热处理1～2h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例6：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共4g，然后加入90～100℃的蒸馏水30ml，充分搅拌混合至透明，再加入2mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥12h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理2～3h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例7：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共6g，然后加入90～100℃的蒸馏水30ml，充分搅拌混合至透明，再加入3mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥13h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理2～3h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例8：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共8g，然后加入90～100℃的蒸馏水30ml，充分搅拌混合至透明，再加入4mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥14h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理2～3h，即得到耐高温的石墨材料。
实施例9：
一种耐高温石墨的制备方法。
1)先称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共10g，然后加入90～100℃的蒸馏水30ml，充分搅拌混合至透明，再加入5mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A。
2)将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80℃下干燥13h后得到混合物B。
3)将混合物B置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理2～3h，即得到耐高温的石墨材料。将实施例1～9制得的改性石墨和未处理石墨在800℃下做热失重，所得数据见下表：
Figure BDA0003097793350000061
由上表可知，将石墨经上述案例处理后所得改性石墨热失重明显降低，其中实施例1最优，实施例2～4、实施例8～9较优。
本发明创新点：
1)本发明所制备的改性石墨采用高熔点无机盐浸渍法，该方法所需设备简单，易操作，材料成本低；相比未处理石墨，制备出的改性石墨高温抗氧化性提高了49.3％～64.1％。
2)所制备的改性石墨覆盖的抗氧化涂层与石墨具有良好的结合强度，具有更加优良的高温抗氧化性。

Claims (7)

1.一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、清除石墨表面的杂质；
步骤二、对石墨进行无机盐浸渍；
步骤三、对经过无机盐浸渍的石墨进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述清除石墨表面杂质的方法为：对石墨依次用蒸馏水、酒精分别清洗10～15min，再过滤烘干。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：所述石墨粒径为150～500μm，石墨中碳含量≥94wt％。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述对石墨进行无机盐浸渍的方法为：
(1)制备浸渍液A：
称取四硼酸钠和磷酸二氢钠共2～12g，然后加入90～100℃的蒸馏水20～30ml，充分搅拌混合至透明，再加入1～5mL磷酸，充分搅拌，制得浸渍液A；
(2)对石墨进行浸渍，制得混合物B：
将2～10g石墨加入浸渍液A中浸渍，加热至75℃，恒温3h，过滤，在80～90℃下干燥12～14h后得到混合物B。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述对经过无机盐浸渍的石墨进行热处理的方法为：将经过无机盐浸渍的石墨置于马弗炉中，在120～600℃下进行热处理1～3h。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：
1)制备浸渍液时，四硼酸钠和磷酸二氢钠配制10g，蒸馏水20ml，磷酸5mL；
2)经过浸渍的石墨过滤后在80℃下干燥12h；
3)混合物B在120～400℃下进行热处理1～2h。
7.根据权利要求4所述的一种耐高温石墨材料的制备方法，其特征在于：所述四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸的纯度均为分析纯，纯度99.9％。
CN202110615288.3A 2021-06-02 2021-06-02 一种耐高温石墨材料的制备方法 Pending CN113307264A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110615288.3A CN113307264A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种耐高温石墨材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110615288.3A CN113307264A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种耐高温石墨材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113307264A true CN113307264A (zh) 2021-08-27

Family

ID=77377034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110615288.3A Pending CN113307264A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种耐高温石墨材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113307264A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114807825A (zh) * 2022-04-13 2022-07-29 四川大学 一种MCrAlY耐高温涂层制备方法
CN116694080A (zh) * 2023-06-21 2023-09-05 深圳市博硕科技股份有限公司 一种复合型石墨密封垫片及生产工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE830136A (fr) * 1974-06-12 1975-10-01 Nouvelles compositions de revetement pour moules de verrerie et applications analogues
CN104163657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 中国矿业大学(北京) 石墨模具抗氧化浸渍液及其制备方法和使用方法
US20140349016A1 (en) * 2013-03-14 2014-11-27 Board Of Trustees, Southern Illinois University Glass ceramics based antioxidants for the oxidation protection of carbon carbon composites
CN107325558A (zh) * 2017-08-22 2017-11-07 太仓市金锚新材料科技有限公司 耐高温防火密封材料
CN109437173A (zh) * 2018-11-05 2019-03-08 上海弘枫实业有限公司 一种耐高温抗氧化石墨的制备工艺
CN110452019A (zh) * 2019-09-02 2019-11-15 广东省材料与加工研究所 一种石墨模具抗氧化浸渍液、制备方法及应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE830136A (fr) * 1974-06-12 1975-10-01 Nouvelles compositions de revetement pour moules de verrerie et applications analogues
US20140349016A1 (en) * 2013-03-14 2014-11-27 Board Of Trustees, Southern Illinois University Glass ceramics based antioxidants for the oxidation protection of carbon carbon composites
CN104163657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 中国矿业大学(北京) 石墨模具抗氧化浸渍液及其制备方法和使用方法
CN107325558A (zh) * 2017-08-22 2017-11-07 太仓市金锚新材料科技有限公司 耐高温防火密封材料
CN109437173A (zh) * 2018-11-05 2019-03-08 上海弘枫实业有限公司 一种耐高温抗氧化石墨的制备工艺
CN110452019A (zh) * 2019-09-02 2019-11-15 广东省材料与加工研究所 一种石墨模具抗氧化浸渍液、制备方法及应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN YINGFEI ET AL: ""Fabrication and oxidation resistance behavior of phosphate/borate impregnation for graphite"", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 *
丁勇: ""高温润滑涂层的制备及性能研究"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *
许斌 等编著: "《炭材料生产技术600问》", 31 January 2006, 冶金工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114807825A (zh) * 2022-04-13 2022-07-29 四川大学 一种MCrAlY耐高温涂层制备方法
CN116694080A (zh) * 2023-06-21 2023-09-05 深圳市博硕科技股份有限公司 一种复合型石墨密封垫片及生产工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113307264A (zh) 一种耐高温石墨材料的制备方法
CN104923796A (zh) 一种工业化制备石墨烯包覆纳米铝粉的方法
CN102775991B (zh) 一种提高石墨制品高温抗氧化性能的浸渍型抗氧化液及其应用方法
CN106800420B (zh) 一种碳化硅晶须原位复合刚玉高温陶瓷材料及其制备方法
CN113387724B (zh) 一种碳/碳复合材料表面耐高温长寿命复合涂层及制备方法
CN112831668B (zh) G20CrNi2Mo合金的电渣重熔渣系及其用途
CN112410037A (zh) 一种土壤污染治理复合功能材料及其制备方法
CN102774830A (zh) 一种高纯煤沥青浸渍高纯石墨的方法
CN104891480A (zh) 一种抗氧化石墨材料的制备方法
CN116063063B (zh) 一种抗侵蚀性定型耐火材料及其制备方法
CN107058915B (zh) 一种含铬熔渗粉及其在铜铬硅改性炭/陶摩擦材料中的应用
US4420539A (en) Process for producing antifriction materials
CN107601493B (zh) 一种二次酸浸结合热活化制备高纯度石墨的方法
CN102505459B (zh) 一种耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法
CN102302938B (zh) 一种双金属合成气脱氢净化催化剂及其制备方法
CN113782277B (zh) 一种合金铜线的制造工艺
JP4766838B2 (ja) 耐酸化性炭素材料及びその製造方法
CN111940721B (zh) 一种多孔炭负载纳米金属氧化物或纳米金属材料的方法
CN116082046B (zh) 一种石墨密封圈抗高温烧蚀性能的浸渍剂、制备方法及使用方法
CN115745610B (zh) 一种高强度碳烯石墨及其制备方法
CN115872784B (zh) 一种多孔氮化硅陶瓷材料及其去除残碳的方法
CN112723354B (zh) 一种制备高起始温度可膨胀石墨的生产工艺
CN106007764A (zh) 一种二维纤维布增强碳化硅-金刚石复合材料的制备方法
CN117448614A (zh) 石墨烯铜合金及其微乳化烧结制备方法
CN118495936A (zh) 一种高强度莫来石隔热砖及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination