一种炭陶复合材料制备方法技术

本发明专利技术涉及一种炭陶复合材料其制备方法，其包括如下步骤：S1、将多孔氮化铝在低喹啉不溶物沥青中浸渍后碳化，制得包覆炭化多孔氮化铝预制料。S2、配料1：氮化铝预制料25‑35份，焦炭颗粒65‑75份添加剂2‑4组分；配料2：改质沥青；配料2：配料1＝37‑45份：100份；S3、混捏：将配料1与配料2搅拌混捏；S4、凉料、磨粉：S5、压型；S6、焙烧。采用本发明专利技术方法制备的炭陶复合材料增加产品体积密度，提高产品的导热率、抗压强度、抗折强度等机械强度；且生产工序少，生产周期短。

【技术实现步骤摘要】
一种炭陶复合材料制备方法一、
技术方案所属的
是炭陶复合材料制备工艺。二、
技术介绍
(一)机械用炭具有优良的自润滑性，良好的抗化学腐蚀性，较高的热导率和热稳定性，足够的机械强度，易于加工成各种几何形状产品。广泛用于各种机械设备中，如：离心泵、潜水泵、化工反应釜、水轮机、蒸汽煅烧炉等设备上的密封件，压缩机、制氧机、液氨泵等机器上用的活塞环、导向环、衬套，屏蔽电机、潜水电机及其他机械设备、仪表中的轴承等，真空压缩机、印刷机复合气泵、电动汽车刹车泵等装置中的转子、旋片，化工设备中的安全爆破膜、板，卷烟设备中的配气盘、弧形块等。现有的炭基材一般经过制粉、压制、焙烧、浸渍沥青、焙烧等工序制备。为了增加炭材料的机械强度可采用浸渍树脂或金属的方法，但即使这样制得的炭材料其导热率一般都在15w/m·k以下，抗折强度≤60MPa，抗压强度≤180MPa。在一些高转速、大承重、高温的工况条件下普通的机械用炭就无法满足使用要求。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种炭陶复合材料及其制备方法。本专利技术的炭陶复合材料具有体积密度高、导热率高、强度高、耐腐蚀性能好的特点。为了解决上述问题，本专利技术的炭陶复合材料制备步骤如下：S1、包覆炭化多孔氮化铝的预制：A将多孔氮化铝在低喹啉不溶物沥青(喹啉不溶物含量为0.01重量％-3重量％)中浸渍，浸渍工艺优选为：压力1.5mpa-2.0mpa，浸渍温度120-150℃，浸渍时间1.5-2.5h。在一定的压力下进行浸渍，浸渍效果好，浸渍时无需添加其他溶剂，从而不需要对含有溶剂的预制料预处理。B将浸渍后的多孔氮化铝在加热炉内炭化，制得包覆炭化多孔氮化铝预制料。碳化工艺较佳为350-450℃，时间为1.5-5h。S2、配料：称取以下质量组分原料配料1(干料):氮化铝预制料25-35份，焦炭颗粒65-75份添加剂2-4组分；焦炭颗粒优选为石油焦和或针状焦；添加剂优选为二硫化钼；配料2(粘结剂)：改质沥青；配料2：配料1＝37-45份：100份优选粘结剂为石油沥青、煤沥青或者煤沥青与中间相沥青的混合物。S3、混捏：将配料1与配料2在混捏锅中搅拌，配料2与配料1的质量组分为37-45份：100份混捏温度180-200℃，混捏时间90-120min；优选先将配料1的全部物料倒入混捏锅中，在150-185℃温度条件下进行干料混合搅拌，搅拌时间为50-70min；再将混合后的配料1与溶化后的配料2混捏。将配料1干料预混合，可以避免配料1与配料2粘接剂混捏时，分散不均匀，导致焙烧后产品中的孔隙分布不均匀，影响产品的机械强度。S4、凉料、磨粉：将混捏的糊料凉至室温，磨粉，磨粉粒度D50为40-53μm。S5、压型：S6、焙烧：将压坯放入焙烧炉内，焙烧温度1100-1250℃，保温3-5h；本专利技术选用易石墨化的焦炭颗粒如石油焦或者针状焦做骨料，同时添加一定数量的高导热率材料包覆炭化多孔氮化铝，采用本专利技术方法制备的炭陶复合材料减少了制品的孔隙率和结构缺陷，增加产品体积密度，提高产品的导热率、抗压强度、抗折强度等机械强度；且生产工序少，生产周期短。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：实施例1-a、1-b包覆炭化多孔氮化铝的预制方法如下，预制工艺见表1。S1、将粒度分布D50为30-50μm的多孔氮化铝在低喹啉浸渍沥青中浸渍。B浸渍后沥青的多孔氮化铝在氮化炉内炭化，制得1-a、1-b包覆炭化多孔氮化铝的预制料。实施例2-3炭陶复合材料制备方法，包括如下步骤：S1、配料：按照表1的质量组分，分别配置干料和粘结剂。配料1干料:氮化铝预制料，石油焦，二硫化钼；配料2粘结剂：改质沥青；S1、混捏：干料混合：将配好的干料倒入混捏锅中，按照表2的工艺搅拌；湿料混捏；将搅拌过的干料中加入温度为180-200℃的改质沥青，在180-200℃温度条件下湿混，湿混时间为90-120min；S4、凉料及磨粉：将步骤S3混捏的糊料送入凉片机，凉至室温，然后用气流磨粉机磨粉，磨粉粒度D50为40-53μm，磨粉转速1250转/min,电流45A,S5、压型：将步骤S4所磨压粉倒入成型模具中，通过压机将料粉压制成型，压型的单位压力为70-100MPa；S6、焙烧：表1包覆炭化多孔氮化铝的预制工艺表2碳陶复合材料制备工艺本专利技术实施例2-3所获得的炭陶复合材料与传统一次浸渍、两次焙烧制备出的有关石墨电极标准的性能对比见表3。表3由上表可见，采用本专利技术的制备方法，所获得的炭陶复合材料具有高导热率和高强度，特别适合在高转速、大承重、高温的工况条件下使用。本专利技术制备的炭陶复合材料生产工序仅需要一次浸渍，一次焙烧，工序减少，生产周期较常规生产周期缩短25天。本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炭陶复合材料其制备方法，其特征在于，包括如下步骤/nS1、包覆炭化多孔氮化铝的预制：/nA将多孔氮化铝在低喹啉不溶物沥青中浸渍；/nB将浸渍后的多孔氮化铝在加热炉内炭化，制得包覆炭化多孔氮化铝预制料。/nS2、配料：称取以下质量组分原料/n配料1干料:氮化铝预制料25-35份，焦炭颗粒65-75份添加剂2-4组分；/n配料2粘结剂：改质沥青；配料2：配料1＝37-45份：100份；/nS3、混捏：将配料1与配料2搅拌混捏，混捏温度180-200℃，混捏时间90-120min；/nS4、凉料、磨粉：将混捏的糊料凉至室温，磨粉，磨粉粒度D50为40-53μm；/nS5、压型：/nS6、焙烧：将压坯放入焙烧炉内，焙烧温度1100-1250℃，保温3-5h。/n

【技术特征摘要】
1.一种炭陶复合材料其制备方法，其特征在于，包括如下步骤
S1、包覆炭化多孔氮化铝的预制：
A将多孔氮化铝在低喹啉不溶物沥青中浸渍；
B将浸渍后的多孔氮化铝在加热炉内炭化，制得包覆炭化多孔氮化铝预制料。
S2、配料：称取以下质量组分原料
配料1干料:氮化铝预制料25-35份，焦炭颗粒65-75份添加剂2-4组分；
配料2粘结剂：改质沥青；配料2：配料1＝37-45份：100份；
S3、混捏：将配料1与配料2搅拌混捏，混捏温度180-200℃，混捏时间90-120min；
S4、凉料、磨粉：将混捏的糊料凉至室温，磨粉，磨粉粒度D50为40-53μm；
S5、压型：
S6、焙烧：将压坯放入焙烧炉内，焙烧温度1100-1250℃，保温3-5h。


2.根据权利要求1所述的炭陶复合材料其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中A步骤，浸渍工艺为：压力1.5mpa-2.0mpa，浸渍温度120-150℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宜国，
申请(专利权)人：四川海承碳素制品有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51