抗氧化性是指含碳及其他非氧化物耐火材料(主要是含碳化物硼化物、氮化物、 SiAION、AlON等的材料)在高溫氧化氣氛下抵抗氧化的能力。
提高含碳耐火材料的抗氧化性,可采取以下措施:
(1)選擇抗氧化能力強的炭素材料;
(2)改善制品的結(jié)構(gòu)特征,增強制品致密程度,降低氣孔率;
(3)添加抗氧化劑,主要是金屬(Si、Al、Mg、Zr、Ca等)、合金(A-Si、 Al-Mg Si-Ca)以及非氧化物化合物(SiC、Si3N4、B4C、BN)等。
(4)石墨表面涂層法,石墨表面涂層法是用物理或化學(xué)方法在石墨表面覆蓋一層具有良好的潤濕性的氧化物、金屬、碳化物、氮化物等。表面涂層法主要有如下幾種:
1)水解沉積涂層法。將石墨作為金屬的有機或無機鹽水解產(chǎn)物的成核基體,使石墨表面吸附一層水解產(chǎn)物涂層,然后在低于石墨被氧化的溫度下熱處理,使水解產(chǎn)物分解為相應(yīng)氧化物。目前研究的水解沉積涂層法主要有TiO2涂層法與Al2O3涂層法。
2)非均勻成核法。以ZrOCl2·8H2O為前驅(qū)體,在石墨表面包覆ZrO2涂層。
3)其他涂層法:①SiC和磷酸鹽涂層。日本有人用高速氣流沖擊法在鱗片石墨表面涂上一層親水性的SiC顆粒;②化學(xué)氣相沉積法(CVD);③聚合物覆蓋法。用酚醛樹脂、呋喃樹脂、硅樹脂等的溶液浸漬石墨粉,在石墨表面形成有機物包覆層。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13244-1991規(guī)定了含碳耐火材料的抗氧化性試驗方法;
(1)對含氧化抑制劑的含碳耐火材料,將試樣置于爐內(nèi),在氧化氣氛中按規(guī)定的加熱速率加熱至試驗溫度,并在該溫度下保持一定時間,冷卻至室溫后切成兩半,測量其脫碳層厚度。試樣為邊長50mm的立方體或直徑與高度為50mm的圓柱體。升溫速率從室溫至1000℃為8-10℃/min,從1000~1400℃為4~5℃/min。以4L/min的流量向爐內(nèi)通空氣。保溫時間為2h
(2)對不含氧化抑制劑的含碳耐火材料,將邊長50mm的立方體試樣首先進(jìn)行碳化,測定殘存碳含量,稱量碳化后的質(zhì)量。然后置于爐內(nèi),在氧化氣氛中以8~10℃/min的速率升溫至1000℃,在該溫度下保溫5h。冷卻至室溫后,稱量氧化后的質(zhì)量。利用所測數(shù)據(jù),計算其失碳率
對于其他非含碳耐火材料如含 SiAION、AlON及氮化物耐火材料抗氧化性能的測定,
還沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)。有研究者采用的是變溫氧化增重試驗或恒溫氧化增重試驗,稱量試樣氧化前后的質(zhì)量,計算氧化后單位面積的質(zhì)量變化來衡量其抗氧化性的好壞,也有研究者用試樣氧化前后的外形尺寸變化和耐壓強度的變化,來判定材料的抗氧化性.
