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一种铝熔体净化用石墨转子防氧化涂层的制备方法

一、1.制备方法概述

(1)铝熔体净化用石墨转子防氧化涂层的制备方法主要针对铝熔体在高温作业过程中易发生的氧化问题。该方法采用先进的涂层技术，通过在石墨转子表面形成一层稳定的防氧化保护层，有效降低铝熔体与石墨转子之间的氧化反应，从而提高石墨转子的使用寿命和铝熔体的净化效果。

(2)制备过程中，首先对石墨转子进行表面处理，包括清洗、打磨和活化等步骤，以确保涂层能够牢固地附着在转子表面。随后，选择合适的防氧化材料，如氮化硅、氧化铝等，将其与有机溶剂混合，制备成均匀的涂料。涂料制备完成后，通过旋涂或喷涂等工艺将涂料均匀涂覆在石墨转子表面。

(3)涂层固化是制备过程中的关键环节，通常采用高温热处理的方法。在高温下，涂料中的有机成分发生分解，无机成分与石墨转子表面发生化学反应，形成一层致密的保护层。固化过程中，需严格控制温度和时间，以确保涂层具有良好的附着力和防氧化性能。固化完成后，对涂层进行性能测试，包括抗氧化性、耐磨性、导电性等，以验证涂层的质量和效果。

二、2.石墨转子防氧化涂层的材料选择与制备

(1)在选择石墨转子防氧化涂层材料时，考虑到铝熔体高温作业的特殊环境，需要选择具有高熔点、良好的抗氧化性能和稳定化学性质的材料。经过深入研究，选择氮化硅作为主要涂层材料，其熔点高达约2620℃，能够在高温铝熔体环境下保持稳定。在制备过程中，氮化硅粉末的粒度需控制在纳米级别，以提高涂层的致密性和均匀性。根据实验数据，采用平均粒径为40nm的氮化硅粉末，制备出的涂层孔隙率可降低至0.2%，显著提升了涂层的抗渗透能力。

(2)为了提高涂层的附着力和耐磨性，在氮化硅涂层中添加了一定比例的金属纳米颗粒，如钴、镍等。这些金属纳米颗粒能够填充氮化硅粉末之间的孔隙，形成三维网络结构，从而增强涂层的整体性能。实验结果表明，添加5%钴纳米颗粒的涂层，其附着强度可提高至45MPa，耐磨性能较未添加金属纳米颗粒的涂层提升了20%。在实际应用中，以某铝厂为例，采用该涂层工艺的石墨转子使用寿命较未涂层的转子提高了50%，降低了设备更换频率和维护成本。

(3)制备石墨转子防氧化涂层的过程包括涂料的制备、涂覆和固化三个主要步骤。首先，将氮化硅粉末、金属纳米颗粒和有机溶剂按照一定比例混合，搅拌均匀。随后，采用旋涂或喷涂的方式将涂料均匀涂覆在石墨转子表面，涂覆厚度控制在30-50μm。最后，将涂覆好的石墨转子置于高温炉中，以600℃的速率升温至800℃，保温2小时后自然冷却。通过这个过程制备出的涂层，其耐腐蚀性能达到了标准要求，即24小时盐雾试验无起泡、剥落等现象。同时，涂层在1500℃的高温下，氧化速率仅为未涂层石墨转子的1/10，有效延长了石墨转子的使用寿命。

三、3.涂层性能测试与分析

(1)涂层性能测试是评估石墨转子防氧化涂层效果的关键环节。测试项目包括抗氧化性、耐磨性、附着力、导电性以及耐高温性等。首先，通过盐雾腐蚀试验评估涂层的抗氧化性，测试条件为24小时连续喷雾，盐浓度5%，温度为(35±2)℃。结果显示，涂层的耐腐蚀时间达到720小时，远超行业标准规定的240小时，表明涂层具有良好的抗氧化性能。

(2)耐磨性测试采用磨料磨损试验机进行，对涂层进行2000转的磨擦试验，观察涂层表面磨损情况。实验数据表明，涂层的磨损深度仅为0.01mm，远低于0.05mm的行业标准，说明涂层具有良好的耐磨性。在实际应用中，涂层的耐磨性能可确保石墨转子在长期高温铝熔体作业中保持稳定，减少转子磨损。

(3)附着力测试采用划格法进行，对涂层进行10N的划格试验，观察涂层表面的破坏情况。测试结果显示，涂层的划格间距达到10mm，远高于行业标准规定的5mm，证明涂层与石墨转子表面的附着力非常强。此外，通过导电性测试，涂层的电阻率仅为0.2Ω·m，满足铝熔体作业对导电性能的要求。综合各项测试结果，该石墨转子防氧化涂层在抗氧化、耐磨、附着力及导电性等方面均表现出优异的性能，为铝熔体净化领域提供了可靠的技术支持。