中國(guó)粉體網(wǎng)訊  炭石墨材料具有自潤(rùn)滑性，機(jī)械強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)低、耐高溫、抗磨性好，廣泛用于機(jī)械、化工、石油、儀表、水泵等領(lǐng)域。常規(guī)的石墨材料抗磨性和耐腐蝕性都不太理想，而硅化石墨作為一種新穎的工程材料，具有碳石墨和碳化硅兩種材料的性能，用途十分廣泛。

一．何為硅化石墨？

硅化石墨是指在石墨材料表面涂覆碳化硅層而構(gòu)成的一種復(fù)合材料。碳化硅層厚為1～1.5mm，碳化硅層和石墨基體結(jié)合緊密。硅化石墨的硬度實(shí)為SiC的硬度，它僅次于金剛石、氮化硼、碳化硼，比碳化鎢、三氧化二鋁等的硬度高。

硅化石墨不僅具有碳石墨材料的自潤(rùn)滑性，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，抗熱震性和密封性，還具有碳化硅的高強(qiáng)度、抗氧化、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，并且特別適合于在重載、高溫等苛刻場(chǎng)合下的應(yīng)用，因此，硅化石墨材料越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于密封、摩擦、化工、冶金及宇航和核工業(yè)等領(lǐng)域。

二．硅化石墨的制備

硅化石墨的生產(chǎn)方法主要有三種化學(xué)氣相沉積法(CVD)，化學(xué)氣相反應(yīng)法(CVR)及液硅滲透反應(yīng)法。

1.化學(xué)氣相沉積(CVD))法

使含硅、碳的氣體通過(guò)高溫石墨基體發(fā)生熱分解，生成SiC沉積在石墨基體表面。原料為三氯甲基硅烷(CH3SiC3)、四氯化硅、氫、硅蒸氣等。沉積溫度范圍較寬，從1175℃到1775℃。用此法生成的SiC層非常致密，厚薄均勻，一般厚度約為0.1～0.3mm。但SiC與石墨基體的結(jié)合為純機(jī)械結(jié)合，結(jié)合力較弱，在溫度急變時(shí)SiC層易發(fā)生龜裂、剝落。

2.化學(xué)氣相反應(yīng)法(CVR)

原料為焦炭粉和過(guò)量的石英砂或無(wú)定形硅粉，當(dāng)加熱到2000℃時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成SiO蒸氣。SiO蒸氣和碳基體反應(yīng)生成SiC。SiC層和碳基體二者無(wú)明顯界面，結(jié)合很牢固，在溫度驟變及高負(fù)荷情況下不會(huì)脫落，但CVR法是SiO氣體滲入碳基體內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，因此，仍然保留了碳基體的多孔性，在用作密封材料時(shí)，需用樹(shù)脂浸漬或CVD法進(jìn)行孔隙的填充。

3.液硅滲透法

此法也屬于CVR的一種。在真空條件下，加熱到1700-1900℃，將碳基體直接浸入熔融的硅液中，液硅逐步滲入碳基體內(nèi)部，發(fā)生反應(yīng)生成SiC。原料為99.9999%的純硅。SiC層厚度可達(dá)3.5mm。反應(yīng)后，碳基體內(nèi)含有約17%的游離硅填充基體的孔隙中，使基體變得致密不透。但游離硅的存在降低了硅化石墨的抗腐蝕性能和高溫抗氧化性能。（粉體網(wǎng)編輯整理/橙子）