CN116283360B - 一种SiC复合浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种SiC复合浆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种SiC复合浆料及其制备方法和应用。本发明的SiC复合浆料，原料包括聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉、B2O3粉和溶剂，本发明的SiC复合浆料，用于石墨基体时，可以解决石墨材料在高温有氧环境中使用寿命短的问题，形成的表面层具有成分、厚度、表面硬度可调，抗腐蚀、抗氧化性能极佳等优异特性。本发明还提供了SiC复合浆料的制备方法和应用。

Description

一种SiC复合浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于表面涂层技术领域，具体涉及一种SiC复合浆料及其制备方法和应用。
背景技术
石墨材料因具有自润滑、高温强度高、导电导热性能好、耐酸碱腐蚀、抗热震性好等一系列优异的性能，被广泛应用于电化学、冶金、化工、电子器件、半导体、通讯、航空航天、国防军工等领域，可作为冶炼电极、密封件、与酸碱介质接触的热交换器、核反应堆减速介质等基体材料。
但是石墨材料在高于400℃的环境中使用时，极易与环境中的氧气反应，破坏石墨材料的结构，从而导致石墨材料的力学性能显著降低，出现粉化，极大地限制了石墨材料的应用范围。因此，提高石墨材料的高温抗氧化性能，对石墨材料的开发与应用具有非常重大的意义。
而影响材料抗氧化性能的因素主要有：材料的孔隙率与缺陷，材料内部抗氧化物质的含量，反应气体温度的高低和氧分压的大小，以及氧气在材料表面及内部的扩散速度等。目前，提高石墨材料高温抗氧化能力的途径之一是涂层保护法，即通过在石墨材料表面制备一层抗氧化涂层，将基体与外界环境隔绝开，期望能够有效地抑制氧气进入到基体内部，从而改善石墨材料的高温抗氧化性能。然而，现有的浆料制备得到的抗氧化涂层性能不够理想。因此，仍需开发一种新的抗氧化涂层浆料。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种SiC复合浆料，通过该浆料，可以获得一种性能优良的抗氧化涂层。
本发明还提供了一种SiC复合浆料的制备方法。
本发明还提供了一种石墨/SiC复合材料。
本发明还提供了一种石墨/SiC复合材料的制备方法。
本发明的第一方面提供了一种SiC复合浆料，包括重量份计的以下组分：
聚甲基硅烷：20份~40份，
SiC粉：20份~30份，
Al2O3粉：5份~10份，
B2O3粉：8份~15份，
溶剂：10份~100份。
本发明关于SiC复合浆料中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明的SiC复合浆料中，聚甲基硅烷的作用是作为涂层粘接剂，同时提供裂解产生的纳米级SiC。通过控制聚甲基硅烷的浓度，可以控制SiC复合浆料形成的涂层厚度和硬度，利于SiC复合浆料在石墨表面形成一层界面涂层，界面涂层与石墨基体的结合强弱与界面涂层厚度有关，一般界面涂层厚度需控制在0.5微米左右，界面涂层太厚，涂层与基体不抗热震，易开裂；界面涂层太薄，涂层不起作用。
本发明的SiC复合浆料中，聚甲基硅烷产生的SiC基本均为纳米级的碳化硅，在粉体烧结致密的过程中，还要补充其他目数规格的碳化硅粉做级配。另外，聚甲基硅烷在裂解过程中，有小分子溢出，会有孔隙留出，也需要额外的惰性SiC粉做填充。因此，虽然SiC复合浆料的原料中聚甲基硅烷可以裂解产生SiC，同时还需要额外添加SiC粉。
SiC具有优异的机械性能，与石墨基体具有良好的物理化学相容性以及优良的高温氧化防护能力，可以作为涂层中的缓冲层。SiC在高温环境下被氧化成SiO2，SiO2流动性较好，在高温下能够包覆在基体表面，形成一层致密的SiO2保护膜，能有效地隔绝氧气，从而极大地减缓了基体材料的氧化速率。
Al2O3和B2O3是作为玻璃相成分。B2O3作为低熔点氧化物，在熔融状态下可以溶解部分Al2O3，形成共熔体，提高浆料形成的涂层的致密性，从而涂层在使用过程中具有自愈合的功能。Al2O3既可与B2O3形成共熔体，同时Al2O3作为一种惰性氧化物，对石墨表面的空隙还起到了填充作用。
溶剂起到分散聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉的作用。
本发明的SiC复合浆料，用于石墨基体时，可以解决石墨材料在高温有氧环境中使用寿命短的问题，形成的表面层具有成分、厚度、表面硬度可调，抗腐蚀、抗氧化性能极佳等优异特性。
根据本发明的一些实施方式，所述聚甲基硅烷分子量在800~1000之间。
分子量低于800，会导致涂层出现裂纹，结合强度减弱；分子量高于1000，会导致浆料分散效果差，易结团沉淀，烧结出来的涂层平整度相对较差。
根据本发明的一些实施方式，所述聚甲基硅烷粘度在200cP~300cP之间。
聚甲基硅烷粘度低于200cP，会导致涂层出现裂纹，有少量粉化；聚甲基硅烷粘度高于300cP，会导致需要的溶剂量偏多，烧结时间偏长，同时浆料易结团变质。
根据本发明的一些实施方式，所述SiC粉的粒径范围是1微米~5微米。
根据本发明的一些实施方式，所述Al2O3粉的粒径范围是325目~500目。
根据本发明的一些实施方式，所述B2O3粉的粒径范围是120目~200目。
根据本发明的一些实施方式，所述溶剂包括乙醇、甲苯、二甲苯和正己烷中的至少一种。
本发明的第二方面提供了一种制备所述的SiC复合浆料的方法，所述方法为：将所述聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉在所述溶剂中混匀。
本发明关于SiC复合浆料的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明SiC复合浆料的制备方法，将聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉按比例在溶剂中混匀即可，原料易得，制备条件不苛刻，无需昂贵的设备，容易工业化生产。
本发明的第三方面提供了一种石墨/SiC复合材料，包括石墨基体以及设于所述石墨基体表面的SiC层，所述SiC层由所述的SiC复合浆料固化后形成。
本发明关于石墨/SiC复合材料中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明的石墨/SiC复合材料，石墨基体表面具有SiC层，SiC层由SiC复合浆料固化后形成，由此，具备了SiC复合浆料的全部技术效果，具体而言：
解决了石墨材料在高温有氧环境中使用寿命短的问题，SiC层具有成分、厚度、表面硬度可调，抗腐蚀、抗氧化性能极佳等优异特性。
根据本发明的一些实施方式，所述SiC层的厚度范围为10微米~20微米。
本发明的第四方面提供了一种制备所述的石墨/SiC复合材料的方法，包括以下步骤：
S1：用聚甲基硅烷溶液浸渍所述石墨基体后，对所述石墨基体进行第一次烧结；
S2：将所述SiC复合浆料涂覆于步骤S1处理后的石墨基体表面后，在保护性气氛下进行第二次烧结，得到所述的石墨/SiC复合材料。
本发明关于石墨/SiC复合材料的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明石墨/SiC复合材料的制备方法，是一种先驱体转化工艺。由于石墨基体材料内部具有孔隙，步骤S1中，用聚甲基硅烷溶液浸渍所述石墨基体后，聚甲基硅烷溶液可以进入到石墨基体材料的内部孔隙中，对所述石墨基体进行第一次烧结，烧结过程中，聚甲基硅烷溶液中的聚甲基硅烷发生裂解，同时其裂解气氛也可渗透或沉积于石墨、内外表面，从而在石墨基体材料的内外表面形成薄薄的一层SiC界面涂层。然后，步骤S2中，将所述SiC复合浆料涂覆于步骤S1处理后的石墨基体表面后，在保护性气氛下进行第二次烧结，第二次烧结过程中，SiC复合浆料中的聚甲基硅烷裂解，同时Al2O3粉和B2O3粉熔融，浆料中的SiC粉可与聚甲基硅烷裂解产生的SiC烧结在一起，不仅可以在石墨基体的外表面又形成一层均匀且厚度可调的SiC涂层，还能进一步填补石墨基体中的孔洞，从而再次降低石墨基体材料的比表面积。
采用本发明的方法制备的石墨/SiC复合材料，具有成分、厚度、表面硬度可调，抗氧化性能极佳等优异特性，适用于石墨材料抗氧化、抗腐蚀等领域。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述浸渍为真空浸渍处理。
根据本发明的一些实施方式，所述真空浸渍处理的真空度≤20Pa。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述真空浸渍处理的时间为2h~4h。
根据本发明的一些实施方式，所述聚甲基硅烷溶液的浓度为40wt％~85wt％。
聚甲基硅烷溶液的溶剂包括乙醇、甲苯、二甲苯、正己烷和四氢呋喃中的至少一种。
通过不同浓度的聚甲基硅烷溶液，对石墨产品进行“浸渍-烧结”处理，不仅可以在石墨基体的外表面形成一层均匀且厚度可调的SiC涂层，还能在一定程度上填补石墨基体中的孔洞，从而降低石墨基体材料的比表面积。具体而言：
纯聚甲基硅烷浸渍-烧结产生的SiC涂层，厚度约有10微米左右，会有大量裂纹，导致抗氧化性能降低，而石墨产品因其精准的尺寸要求，对涂层厚度有一定的要求，因此降低浸渍-烧结工艺产生的涂层厚度对石墨产品而言非常必要。通过对聚甲基硅烷进行稀释，将浓度控制在40wt％~85wt％，可以将浸渍-烧结产生的SiC涂层厚度控制在亚微米级（此处的厚度是指聚甲基硅烷浸渍后第一次烧结形成的SiC涂层厚度），同时因为聚甲基硅烷的浓度较低且聚甲基硅烷和石墨有很好的润湿性，使得石墨基体材料中的孔洞的填充方式不是简单的物理填充，烧成的SiC可以与孔洞内的石墨基体牢牢粘结在一起，形成内涂层，极大地减少了内外石墨材料的裸露面积。
由于聚甲基硅烷在烧结过程中，不可避免地会出现小分子挥发及烧结陶瓷收缩的问题，导致先驱体转化法制备的SiC涂层（即聚甲基硅烷溶液烧结裂解产生的SiC）致密度较低，存在大量孔洞和裂纹，所以，需要进一步对石墨基体材料进行涂层工艺处理，通过在一定浓度的聚甲基硅烷中加入SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉，能够极大地抑制聚甲基硅烷烧结陶瓷的收缩，通过调节浆料的成分配比，可实现烧成SiC陶瓷的零收缩，从而在石墨基体材料表面获得完全致密的SiC涂层。另外，在SiC浆料中，通过不同粉体的结合，可调节表面SiC涂层的成分，同时B2O3粉体的加入，也可以在粉体中起到形成玻璃相的作用，使得SiC涂层在使用过程中具有自愈合的效果。大部分的石墨使用温度是600℃~900℃，而B2O3的沸点在1860℃左右，600℃左右B2O3会变成高粘液体，具有一定的流动性，可以填充到孔隙中，同时，熔融的B2O3对Al2O3有一定的溶解性，可以形成玻璃共熔体，对孔隙有进一步的填充，可以阻止氧在石墨中的扩散，从而起到自愈合的作用。
此外，通过调节先驱体转化工艺中的聚甲基硅烷浓度、浸渍次数和涂覆次数，能够很好地调控表面SiC涂层的厚度。
由于先驱体即聚甲基硅烷裂解转化的SiC在不同温度，其形态或晶化程度是不一样的，而不同状态或晶粒大小的SiC硬度也是不一样的。聚甲基硅烷在1200℃以内裂解，产生的是无定型碳化硅，质软，随着处理温度的升高，裂解产生的碳化硅晶粒逐渐长大，硬度也逐渐提高，因此温度高低会对硬度造成影响，因此通过调节陶瓷化烧结温度也能够很好地调控SiC复合涂层的表面硬度。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，具体可以包括以下步骤：
对石墨基体浸渍前，先将石墨基体清洗、晾干；
然后将石墨基体装入浸渍工装中，再整体转移至浸渍罐内，对浸渍罐抽真空；
之后将配制好的浸渍液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍石墨基体，使得聚甲基硅烷溶液进入到石墨基体的内部孔隙中；
浸渍完成后，浸渍罐内充至常压或微正压，将浸渍料退回储罐；
将石墨产品在空气中晾干；
将晾干的产品转移至烧结炉中保护性气氛下第一次烧结；
烧结完毕，对石墨模具表面清理。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述第一次烧结的温度为900℃~1300℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中，所述第一次烧结的时间为15h~24h。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，涂覆的方法包括喷涂。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述第二次烧结的温度为900℃~1300℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述第二次烧结的时间为17h~28h。
根据本发明的一些实施方式，所述保护性气氛包括氮气或氩气。
附图说明
图1是实施例2制备的石墨/SiC复合材料的表面微观形貌图。
图2是纯石墨的表面微观形貌图。
图3是对比例1制备的石墨/SiC复合材料的表面微观形貌图。
图4是对比例3制备的石墨/SiC复合材料的表面微观形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
在本发明的一些实施例中，本发明提供了一种SiC复合浆料，包括重量份计的以下组分：
聚甲基硅烷：20份~40份，
SiC粉：20份~30份，
Al2O3粉：5份~10份，
B2O3粉：8份~15份，
溶剂：10份~100份。
可以理解，本发明的SiC复合浆料中，聚甲基硅烷的作用是作为涂层粘接剂，同时提供裂解产生的纳米级SiC。通过控制聚甲基硅烷的浓度，可以控制SiC复合浆料形成的涂层厚度和硬度，利于SiC复合浆料在石墨表面形成一层界面涂层，界面涂层与石墨基体的结合强弱与界面涂层厚度有关，一般界面涂层厚度需控制在0.5微米左右，界面涂层太厚，涂层与基体不抗热震，易开裂；界面涂层太薄，涂层不起作用。
需要说明的是，本发明的SiC复合浆料中，聚甲基硅烷产生的SiC基本均为纳米级的碳化硅，在粉体烧结致密的过程中，还要补充其他目数规格的碳化硅粉做级配。另外，聚甲基硅烷在裂解过程中，有小分子溢出，会有孔隙留出，也需要额外的惰性SiC粉做填充。因此，虽然SiC复合浆料的原料中聚甲基硅烷可以裂解产生SiC，同时还需要额外添加SiC粉。
还可以理解，SiC具有优异的机械性能，与石墨基体具有良好的物理化学相容性以及优良的高温氧化防护能力，可以作为涂层中的缓冲层。SiC在高温环境下被氧化成SiO2，SiO2流动性较好，在高温下能够包覆在基体表面，形成一层致密的SiO2保护膜，能有效地隔绝氧气，从而极大地减缓了基体材料的氧化速率。
Al2O3和B2O3是作为玻璃相成分。B2O3作为低熔点氧化物，在熔融状态下可以溶解部分Al2O3，形成共熔体，提高浆料形成的涂层的致密性，从而涂层在使用过程中具有自愈合的功能。Al2O3既可与B2O3形成共熔体，同时Al2O3作为一种惰性氧化物，对石墨表面的空隙还起到了填充作用。
溶剂起到分散聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉的作用。
本发明的SiC复合浆料，用于石墨基体时，可以解决石墨材料在高温有氧环境中使用寿命短的问题，形成的表面层具有成分、厚度、表面硬度可调，抗腐蚀、抗氧化性能极佳等优异特性。
在本发明的一些实施例中，聚甲基硅烷分子量在800~1000之间。
分子量低于800，会导致涂层出现裂纹，结合强度减弱；分子量高于1000，会导致浆料分散效果差，易结团沉淀，烧结出来的涂层平整度相对较差。
在本发明的一些实施例中，聚甲基硅烷粘度在200cP~300cP之间。
聚甲基硅烷粘度低于200cP，会导致涂层出现裂纹，有少量粉化；聚甲基硅烷粘度高于300cP，会导致需要的溶剂量偏多，烧结时间偏长，同时浆料易结团变质。
在本发明的一些实施例中，SiC粉的粒径范围是1-5微米。
在本发明的一些实施例中，Al2O3粉的粒径范围是325目~500目。
在本发明的一些实施例中，B2O3粉的粒径范围是120目~200目。
在本发明的一些实施例中，溶剂包括乙醇、甲苯、二甲苯和正己烷中的至少一种。
在本发明的另外一些实施例中，本发明提供了一种制备SiC复合浆料的方法，方法为：将聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉在溶剂中混匀。
可以理解，本发明SiC复合浆料的制备方法，将聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉按比例在溶剂中混匀即可，原料易得，制备条件不苛刻，无需昂贵的设备，容易工业化生产。
在本发明的另外一些实施例中，提供了一种石墨/SiC复合材料，包括石墨基体以及设于石墨基体表面的SiC层，SiC层由SiC复合浆料固化后形成。
可以理解，本发明的石墨/SiC复合材料，石墨基体表面具有SiC层，SiC层由SiC复合浆料固化后形成，由此，具备了SiC复合浆料的全部技术效果，具体而言：
解决了石墨材料在高温有氧环境中使用寿命短的问题，SiC层具有成分、厚度、表面硬度可调，抗腐蚀、抗氧化性能极佳等优异特性。
在本发明的一些实施例中，SiC层的厚度范围为10微米~20微米。
在本发明的另外一些实施例中，本发明提供了一种制备石墨/SiC复合材料的方法，包括以下步骤：
S1：用聚甲基硅烷溶液浸渍石墨基体后，对石墨基体进行第一次烧结；
S2：将SiC复合浆料涂覆于步骤S1处理后的石墨基体表面后，在保护性气氛下进行第二次烧结，得到石墨/SiC复合材料。
可以理解，本发明石墨/SiC复合材料的制备方法，是一种先驱体转化工艺。由于石墨基体材料内部具有孔隙，步骤S1中，用聚甲基硅烷溶液浸渍石墨基体后，聚甲基硅烷溶液可以进入到石墨基体材料的内部孔隙中，对石墨基体进行第一次烧结，烧结过程中，聚甲基硅烷溶液中的聚甲基硅烷发生裂解，同时其裂解气氛也可渗透或沉积于石墨、内外表面，从而在石墨基体材料的内外表面形成薄薄的一层SiC界面涂层。然后，步骤S2中，将SiC复合浆料涂覆于步骤S1处理后的石墨基体表面后，在保护性气氛下进行第二次烧结，第二次烧结过程中，SiC复合浆料中的聚甲基硅烷裂解，同时Al2O3粉和B2O3粉熔融，浆料中的SiC粉可与聚甲基硅烷裂解产生的SiC烧结在一起，不仅可以在石墨基体的外表面又形成一层均匀且厚度可调的SiC涂层，还能进一步填补石墨基体中的孔洞，从而再次降低石墨基体材料的比表面积。
采用本发明的方法制备的石墨/SiC复合材料，具有成分、厚度、表面硬度可调，抗氧化性能极佳等优异特性，适用于石墨材料抗氧化、抗腐蚀等领域。
在本发明的一些实施例中，步骤S1中，浸渍为真空浸渍处理。
在本发明的一些实施例中，真空浸渍处理的真空度≤20Pa。
在本发明的一些实施例中，步骤S1中，真空浸渍处理的时间为2h~4h。
在本发明的一些实施例中，聚甲基硅烷溶液的浓度为40wt％~85wt％。
聚甲基硅烷溶液的溶剂包括乙醇、甲苯、二甲苯、正己烷和四氢呋喃中的至少一种。
通过不同浓度的聚甲基硅烷溶液，对石墨产品进行“浸渍-烧结”处理，不仅可以在石墨基体的外表面形成一层均匀且厚度可调的SiC涂层，还能在一定程度上填补石墨基体中的孔洞，从而降低石墨基体材料的比表面积。具体而言：
纯聚甲基硅烷浸渍-烧结产生的SiC涂层，厚度约有10微米左右，会有大量裂纹，导致抗氧化性能降低，而石墨产品因其精准的尺寸要求，对涂层厚度有一定的要求，因此降低浸渍-烧结工艺产生的涂层厚度对石墨产品而言非常必要。通过对聚甲基硅烷进行稀释，将浓度控制在40wt％~85wt％，可以将浸渍-烧结产生的SiC涂层厚度控制在亚微米级（此处的厚度是指聚甲基硅烷浸渍后第一次烧结形成的SiC涂层厚度），同时因为聚甲基硅烷的浓度较低且聚甲基硅烷和石墨有很好的润湿性，使得石墨基体材料中的孔洞的填充方式不是简单的物理填充，烧成的SiC可以与孔洞内的石墨基体牢牢粘结在一起，形成内涂层，极大地减少了内外石墨材料的裸露面积。
由于聚甲基硅烷在烧结过程中，不可避免地会出现小分子挥发及烧结陶瓷收缩的问题，导致先驱体转化法制备的SiC涂层（即聚甲基硅烷溶液烧结裂解产生的SiC）致密度较低，存在大量孔洞和裂纹，所以，需要进一步对石墨基体材料进行涂层工艺处理，通过在一定浓度的聚甲基硅烷中加入SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉，能够极大地抑制聚甲基硅烷烧结陶瓷的收缩，通过调节浆料的成分配比，可实现烧成SiC陶瓷的零收缩，从而在石墨基体材料表面获得完全致密的SiC涂层。另外，在SiC浆料中，通过不同粉体的结合，可调节表面SiC涂层的成分，同时B2O3粉体的加入，也可以在粉体中起到形成玻璃相的作用，使得SiC涂层在使用过程中具有自愈合的效果。大部分的石墨使用温度是600℃~900℃，而B2O3的沸点在1860℃左右，600℃左右B2O3会变成高粘液体，具有一定的流动性，可以填充到孔隙中，同时，熔融的B2O3对Al2O3有一定的溶解性，可以形成玻璃共熔体，对孔隙有进一步的填充，可以阻止氧在石墨中的扩散，从而起到自愈合的作用。
此外，通过调节先驱体转化工艺中的聚甲基硅烷浓度、浸渍次数和涂覆次数，能够很好地调控表面SiC涂层的厚度。
由于先驱体即聚甲基硅烷裂解转化的SiC在不同温度，其形态或晶化程度是不一样的，而不同状态或晶粒大小的SiC硬度也是不一样的。聚甲基硅烷在1200℃以内裂解，产生的是无定型碳化硅，质软，随着处理温度的升高，裂解产生的碳化硅晶粒逐渐长大，硬度也逐渐提高，因此温度高低会对硬度造成影响，因此通过调节陶瓷化烧结温度也能够很好地调控SiC复合涂层的表面硬度。
在本发明的一些实施例中，步骤S1中，具体可以包括以下步骤：
对石墨基体浸渍前，先将石墨基体清洗、晾干；
然后将石墨基体装入浸渍工装中，再整体转移至浸渍罐内，对浸渍罐抽真空；
之后将配制好的浸渍液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍石墨基体，使得聚甲基硅烷溶液进入到石墨基体的内部孔隙中；
浸渍完成后，浸渍罐内充至常压或微正压，将浸渍料退回储罐；
将石墨产品在空气中晾干；
将晾干的产品转移至烧结炉中保护性气氛下第一次烧结；
烧结完毕，对石墨模具表面清理。
在本发明的一些实施例中，步骤S1中，第一次烧结的温度为900℃~1300℃。
在本发明的一些实施例中，步骤S1中，第一次烧结的时间为15h~24h。
在本发明的一些实施例中，步骤S2中，涂覆的方法包括喷涂。
在本发明的一些实施例中，步骤S2中，第二次烧结的温度为900℃~1300℃。
在本发明的一些实施例中，步骤S2中，第二次烧结的时间为17h~28h。
在本发明的一些实施例中，保护性气氛包括氮气或氩气。
下面再结合具体的实施例来更好的理解本发明的技术方案。
本发明技术方案涉及的石墨基体，可以是等静压石墨、高纯石墨和细颗粒石墨中的任一种。
下面的实施例和对比例中，具体使用的石墨产品均为密度1.85g/cm3的等静压石墨铸造块。
实施例1
本实施例先制备了一种SiC复合浆料，原料包括重量份计的以下组分：
聚甲基硅烷：30份，
SiC粉：30份，
Al2O3粉：5份，
B2O3粉：10份，
溶剂：25份。
聚甲基硅烷购自湖南前驱新材料有限公司。
SiC粉的粒径为1微米。
Al2O3粉的粒径为375目。
B2O3粉的粒径为120目。
溶剂具体为甲苯。
将聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉、B2O3粉在溶剂中混匀，即可制备得到SiC复合浆料。
实施例2
使用实施例1的SiC复合浆料，制备了石墨/SiC复合材料，具体步骤为：
（1）将石墨产品进行清洗，晾干；
（2）将清洗并晾干的石墨产品装入浸渍工装，再整体转移至浸渍罐内；
（3）对浸渍罐抽真空处理，真空度控制在20Pa；
（4）将50％wt的聚甲基硅烷溶液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍3h；
（5）浸渍完成后，浸渍罐内充至常压，将浸渍料退回储罐；
（6）将石墨产品在空气中晾干；
（7）将晾干的产品转移至烧结炉中，在氮气气氛中1300℃烧结；
（8）烧结完毕，对石墨模具表面清理；
（9）用实施例1的SiC复合浆料对石墨产品进行喷涂处理，表面晾干；
（10）将喷涂后的石墨产品至于烧结炉中，氮气气氛下1000℃烧结；
（11）烧结完毕，出炉，得到石墨/SiC复合材料，石墨/SiC复合材料中，石墨基体的表面具有一层均匀的、粘接性强的SiC复合涂层。
经测试，SiC复合涂层的性能如下：
材料增重率：2.33%；
涂层厚度：3微米左右；
涂层硬度（HS）：42.3；
微观状态(放大400倍)：表面致密，有玻璃相，基本无裂纹和空隙，参见图1所示。
650℃有氧环境下4h的烧蚀率(纯石墨)：55mg/g.h。
650℃有氧环境下4h的烧蚀率(SiC复合涂层)：9.2mg/g.h。
烧蚀率测试依据的标准为GB/T3074.3-2008《石墨电极氧化性测定方法》。
对比例1
本对比例制备了一种石墨/SiC复合材料，具体步骤为：
（1）将石墨产品进行清洗，晾干；
（2）将清洗并晾干的石墨产品装入浸渍工装，再整体转移至浸渍罐内；
（3）对浸渍罐抽真空处理，真空度控制在20Pa；
（4）将50％wt聚甲基硅烷溶液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍3h；
（5）浸渍完成后，浸渍罐内充至常压，将浸渍料退回储罐；
（6）将石墨产品在空气中晾干；
（7）将晾干的产品转移至烧结炉中，在氮气气氛中1300℃烧结；
（8）烧结完毕，对石墨模具表面清理，石墨产品表面获得一层均匀的、粘接性强的SiC浸渍涂层。
经测试，SiC浸渍涂层的性能如下：
材料增重率：1.25%；
涂层厚度：1微米左右；
涂层硬度(HS)：32.34；
微观状态(放大400倍)：相比纯石墨（指同一炉出来的同批次、同规格的等静压石墨），参见图2所示，孔隙有部分填充，但还是有孔洞存在，参见图3所示。
700℃有氧环境下10h的烧蚀率(SiC浸渍涂层)：38.1%。
对比例2
本对比例制备了一种石墨/SiC复合材料，具体步骤为：
（1）将石墨产品进行清洗，晾干；
（2）用实施例1的SiC复合浆料对石墨产品进行喷涂处理，表面晾干；
（3）将喷涂后的石墨产品至于烧结炉中，氮气气氛下1000℃烧结；
（4）烧结完毕，出炉，石墨产品表面的SiC喷涂涂层不完整，有脱落现象，粘接不牢。
对比例3
本对比例制备了一种石墨/SiC复合材料，具体步骤为：
（1）将石墨产品进行清洗，晾干；
（2）将清洗并晾干的石墨产品装入浸渍工装，再整体转移至浸渍罐内；
（3）对浸渍罐抽真空处理，真空度控制在20Pa；
（4）将50％wt的聚甲基硅烷溶液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍3h；
（5）浸渍完成后，浸渍罐内充至常压，将浸渍料退回储罐；
（6）将石墨产品在空气中晾干；
（7）将晾干的产品转移至烧结炉中，在氮气气氛中1300℃烧结；
（8）烧结完毕，对石墨模具表面清理；
（9）配制SiC浆料：PMS：30份，SiC粉：30份，B2O3粉：10份，溶剂：25份。
（10）用SiC浆料对石墨产品进行喷涂处理，表面晾干；
（11）将喷涂后的石墨产品至于烧结炉中，氮气气氛下1000℃烧结；
（12）烧结完毕，出炉，石墨产品表面获得一层均匀的SiC复合涂层。
所得SiC复合涂层的性能如下：
材料增重率：2.08%；
涂层厚度：3微米左右；
涂层硬度（HS）：40.7；
微观状态(放大400倍)：表面致密，有玻璃相，基本无裂纹，但可以看到少量明显的小孔隙，参见图4所示。
650℃有氧环境下4h的烧蚀率：16.6mg/g.h；
对比例4
本对比例制备了一种石墨/SiC复合材料，具体步骤为：
（1）将石墨产品进行清洗，晾干；
（2）将清洗并晾干的石墨产品装入浸渍工装，再整体转移至浸渍罐内；
（3）对浸渍罐抽真空处理，真空度控制在20Pa；
（4）将50％wtPMS溶液真空吸入浸渍工装内，真空浸渍3h；
（5）浸渍完成后，浸渍罐内充至常压，将浸渍料退回储罐；
（6）将石墨产品在空气中晾干；
（7）将晾干的产品转移至烧结炉中，在氮气气氛中1300℃烧结；
（8）烧结完毕，对石墨模具表面清理；
（9）配制SiC浆料：聚甲基硅烷：30份，SiC粉：30份，Al2O3粉：5份，溶剂：25份。
（10）用SiC浆料对石墨产品进行喷涂处理，表面晾干；
（11）将喷涂后的石墨产品至于烧结炉中，氮气气氛下1000℃烧结；
（12）烧结完毕，出炉，石墨产品表面获得一层均匀的SiC复合涂层，但涂层粘接不牢，有掉粉现象。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种制备石墨/SiC复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用聚甲基硅烷溶液浸渍石墨基体后，在保护性气氛下对所述石墨基体进行第一次烧结；
S2：将SiC复合浆料涂覆于步骤S1处理后的石墨基体表面后，在保护性气氛下进行第二次烧结，得到所述的石墨/SiC复合材料；
所述SiC复合浆料包括重量份计的以下组分：
聚甲基硅烷：20份~40份，
SiC粉：20份~30份，
Al2O3粉：5份~10份，
B2O3粉：8份~15份，
溶剂：10份~100份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括乙醇、甲苯、二甲苯和正己烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SiC复合浆料的制备方法为：将所述聚甲基硅烷、SiC粉、Al2O3粉和B2O3粉在所述溶剂中混匀。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述浸渍为真空浸渍处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述真空浸渍处理的真空度≤20Pa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚甲基硅烷溶液的浓度为40wt％~85wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第二次烧结的温度为900℃~1300℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第二次烧结的时间为17h~28h。
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