[其他]具有導電和氧化穩定性涂層之石墨模制品的制法

在審

• 申請號: 87102214
• 申請日: 1987-03-20
• 公開（公告）號: CN87102214A
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發明（設計）人: 威廉·克里默
• 申請（專利權）人: 賴搏爾德-斯特里克股份公司
• 主分類號: H05B7/085
• 分類號: H05B7/085;C04B41/85;C25B11/14
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹恒興,楊麗琴

由碳和石墨制成的模制品隨著化學、工程、和冶金等各個領域的發展，特別是模制品以電極的形式，在電爐鋼和碳化物生產，鋁電解和堿金屬氯化物電解，以及例如，還有在核反應堆的研制等方面的應用，使其重要性顯著地提高。

眾所周知，碳是一種在受熱作用時不會熔化，只能燒結的材料。因此，需要以不同的方法使之成型，通過粉末固體材料和粘結劑的混合，以形成碳和粘結劑的可成形混合物，然后，在成形之后，對所得的未加工坯件進行燒制。上述混合物可以通過擠壓、模壓，通過振動和搗實加工成形，而擠壓方法特別適用于電極。通過混合而摻入的粘結劑在還原性和惰性氣氛中燒制時被焦化。

然后，使燒制得到的很硬的模制品在在電阻爐內，于2700℃，無氧條件下進行石墨化，藉此方法將碳粉轉化為石墨。

所得模制品的進一步機械加工或機加工，可用普通的金屬加工機，例如藉車削而達到所需尺寸，而廢屑和粉塵、一般需同時直接吸除掉。

但是，根據上述常規方法得到的石墨模制品都散布著大量氣孔，氣孔的比例量約為成形制品體積的1/4。這些氣孔在石墨制品，特別是電極在以后的使用期間是非常不受歡迎的，因為這些氣孔會加速成形制品，特別是加速電極的耗損，這是由于整個成形制品被氧化的結果，而所述的氧化又通過氣孔而加速進行，因此顯著地降低這些成形制品的使用壽命。

電極的這種水平方向的耗損，在把石墨電極用于電熔爐時，由于碳和大氣中的氧，在500℃或更高溫度發生反應而可以觀察到，這種耗損可高達電極體積的70%，不僅對金屬和金屬本身的電熔化，而且尤其對電極使用的經濟性有不利的影響，因為實際上只有大約30%的電極體對熔化過程有用。

因此，長期以來人們曾試圖研制出成功減少氣孔量的方法，這不僅可以改善石墨成形制品的密度，強度和導電性，而且尤其可以改善其氧化穩定性，降低電極水平方向的耗損，從而提高電極的使用壽命。

已知方法之一是在真空下或在壓力下，用石油瀝青或煤焦油瀝青的瀝青浸漬的方法。為了密封氣孔，多數情況用合成樹脂，這些合成樹脂硬化后，一般是抗腐蝕的，但它們在例如石墨電極的情況下是沒有用的，因為它們是在高溫下使用，而合成樹脂在此條件下會迅速燃掉，于是氣孔就再次暴露。

一種甚至在高溫時都能相當令人滿意的防氧化作用，可借助于碳化物、硅化物、硼化物和氮化物的表面層而得以實現，該表面層可以藉涂刷涂層，接著進行燒制，或者用噴射槍和等離子噴槍進行噴鍍。但是這些表面層的產生，不僅因所用材料而致費用大，而且也因表面層的形成比較復雜而很耗時。此外，保護層也可以用磷酸、磷酸鹽或硼酸鹽浸漬或涂刷成形的石墨制品而得。然而，所有這些防護層皆不導電，因此不能通過該保護層供電。

此外還知道，例如，由德國專利1271007可知，氧化穩定性碳材料的產生可通過先涂以一種鋁粉和碳化硅組成的，含粘結劑的顏料，接著用電弧處理之。此外，在44884號中公布的歐洲專利申請80107559.9指出，為了防止電極夾的接觸夾板與金屬的防護層熔化在一起，而以石墨粉、可固化合成樹脂、和水溶性粘結劑的混合物涂覆電極表面。最后，在第134，770號中新近公開的歐洲專利申請84850235.7敘述一種碳制品，一種具有防氧化涂層的碳電極或石墨電極，該防氧化涂層的制法是，先涂一層燒結過的、耐久的，細分陶瓷材料的多孔陶瓷層，然后向此保護層涂以硬質釉狀物質的覆蓋層，該物質是可塑的，而且在高于750℃左右溫度時呈自由流動態。

已知的使石墨成形制品氣孔密封的方法，特別是對于電爐鋼生產用的石墨電極中氣孔的密封方法，由于這種應用所碰到的高溫，以及同時發生氧化的條件，因此至今未能確保石墨電極有令人滿意的工作壽命。尺