[发明专利]高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先预制与浸渍白银相匹配的碳石墨基体材料，按照1∶3的比例，选用300-450碳颗粒与600目的目粒度的碳石墨料粉均匀混合；在温度≥1300℃，压力5MPa-20MPa高温高压条件下，浸渍纯度为99.99％的白银，将上述粉料用模压法预压成柱体，置入相应尺寸的耐高压密封橡胶袋成型模具内，再把装有预压成柱体的密封高压橡胶袋浸入热等静压机压力缸高压容器的液体中加压，密封高压容器入口后进行80MPa-100压力加压，在保压2个小时后在泄压取出，并通过＞1200°焙烧，制备出各向同性、良好网络结构的碳石墨初级坯料；然后将上述模压成型得到的各向同性度1.0-1.20近各向同性碳石墨初级坯料，采用沥青溶液包覆法，按设定的石墨化升温曲线，在石墨化炉中两浸三焙工艺不断的焙烧浸渍沥青调节气孔率，再用浸渍金属盐硫酸铜溶液预处理上述被浸石墨基体材料，改变石墨基体材料与白银的浸润角，然后在耐高温高压的反应釜中进行高温、高压浸渍白银，使石墨基体材料变为各向同性的浸银碳/石墨复合材料。

2.如权利要求1所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，为了使粉料中的气体能在受压时充分排出，预先在粉料中插入排气管，并外接真空泵抽气；先将粉料用模压法预压成柱体或球体，再置入相应尺寸的等静压成型模具内；最后把装好粉料的模具置于高压容器中，密封高压容器入口后进行加压。

3.如权利要求1所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，采取分阶段逐步进行加压；先将压力升至5MPa，保持一段时间，使模具内气体部分排出，在高压容器内压力略有下降以后再升压至20MPa，排出部分气体后粉料体积再次收缩，然后再一次升高压力到所需的工作压力，并在选定的高压下保持20-60min后再降压。

4.如权利要求1所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，通过对内热串接石墨化加热过程进行数值模拟，获取阴极焙烧品升温过程制品内部及填充料的温度分布和升温曲线，采用编程工艺设定升温曲线。

5.如权利要求4所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，焙烧阴极碳块的升温分为3个不同的阶段，其中供电前8H内，焙烧阴极碳块升温速度较快，中间升温速度缓慢，最后的4H内焙烧阴极碳块急剧升温，快速完成焙烧阴极碳块的石墨化过程。

6.如权利要求4所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，根据内热串接石墨化炉的工艺特点，在数学模型建立过程中，忽略焙烧品在加热过程中产生的化学反应和物理变化，数学模型中只包括基于热量守恒的能量方程：αλα2E(ρE)＝+Qh

(1)ατCραχ2ι

式中：ρ为焙烧品密度，kg/m3；χι(ι＝1，2，3)代表坐标的三个方向；λ为物体的导热第数，W/(mжK)；Cρ为物体的比定压热容，J/(kgжK)；E为物体所且有的热能；Qh为焙烧阴极碳块石墨化过程中通电所产生的热能。

7.如权利要求1所述的高强高密度各向同性浸银碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，两浸三焙是以250～300℃/小时升温到850～950℃后，继续以20～50℃/小时升温到1550～1650℃，再以200～300℃/小时，升至1900～2100℃，保温1～3小时，随炉冷却至50℃以下出炉；再调换基体在炉中的位置，重复上述工艺，即均热化处理。

8.如权利要求1所述的高强度细颗粒碳石墨材料的制备方法，其特征在于，成型、焙烧、浸渍，采用等静压成型制的坯体，经900～1200℃焙烧后在沥青中进行浸渍；浸渍工艺为：先将浸渍罐抽真空至≤600mmHg，注入熔融沥青，在0.3～1.5Mpa压力下浸渍。浸渍过的成型坯体在700～900℃下二次焙烧。浸渍和二次焙烧工艺重复1～3次；石墨化，完成浸渍工艺的坯体在2200～3000℃下石墨化处理，当天然微晶石墨含量≥50wt％，最后二次焙烧温度为900～1400℃。