一、涂层处理
抗氧化涂层的选择:可以选择如碳化硅(SiC)涂层、氮化硼(BN)涂层等。碳化硅涂层具有良好的高温抗氧化性能,能够在高温环境下形成一层致密的保护膜,阻止氧气与石墨模具的接触。氮化硼涂层不仅抗氧化,而且具有良好的润滑性和脱模性能。这些涂层可以通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法制备。
涂层的制备工艺:以 CVD 为例,将石墨模具放入反应室中,通入含有涂层材料前驱体的气体,在一定的温度、压力和气体流量等条件下,前驱体在石墨模具表面发生化学反应,形成均匀的涂层。在制备过程中,需要严格控制工艺参数,如温度、反应时间等,以确保涂层的质量和厚度均匀性。例如,制备碳化硅涂层时,温度通常控制在 1000 - 1300℃左右,反应时间根据模具的大小和涂层厚度要求而定,一般为几个小时到十几个小时不等。
二、浸渍处理
浸渍剂的选择:常用的浸渍剂有酚醛树脂、呋喃树脂等有机树脂以及磷酸铝、硼酸铝等无机浸渍剂。有机树脂在加热固化后可以在石墨模具表面形成一层保护膜,起到抗氧化的作用。无机浸渍剂在高温下可以形成玻璃态物质,填充石墨模具的孔隙,阻止氧气的侵入。
浸渍处理过程:首先将石墨模具在真空条件下进行预处理,去除模具内部的空气和水分,然后将浸渍剂浸入模具中。浸渍时间根据模具的大小和孔隙率而定,一般为几个小时到十几个小时。浸渍完成后,进行固化处理。对于有机树脂浸渍剂,固化温度通常在 150 - 250℃左右;对于无机浸渍剂,固化温度则根据浸渍剂的种类而定,一般在较高温度下进行固化。
三、表面改性处理
化学处理:可以使用一些化学试剂对石墨模具表面进行处理,改变其表面的化学性质,提高抗氧化能力。例如,用硝酸等强氧化剂对石墨模具表面进行处理,使表面形成一些含氧官能团,这些官能团可以与后续添加的抗氧化剂发生反应,增强抗氧化效果。
等离子体处理:利用等离子体对石墨模具表面进行处理。等离子体中的高能粒子可以与石墨表面发生反应,在表面形成一层具有抗氧化性能的改性层。例如,采用氧等离子体处理,可以在石墨表面形成一层氧化层,提高其抗氧化性能。等离子体处理的工艺参数,如等离子体功率、处理时间、气体流量等,需要根据石墨模具的具体情况进行优化。