[发明专利]一种高韧石墨材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高韧石墨材料，包括如下质量百分比的组分：石墨粉40％～60％、硅粉20％～35％、氧化铝或氧化钛5％～8％，烧结助剂5％～10％，粘接剂15％～25％。本发明通过内生SiC颗粒增强石墨基复合材料，利用颗粒的强硬性，以及内生颗粒与基体的良好结合力，达到弥散增强基体的效果，从而提高石墨材料的强硬性和韧性等；具有优异的抗弯曲效果，抗弯强度达到150～180MPa以上，是常温压制烧结工艺制备的石墨锅具或炊具的2倍以上。显著提高了石墨锅具或炊具的耐冲击和抗摔性能等，同时还可保证石墨锅具或炊具受热均匀，健康环保，烧制食物口感好等特点。本发明还涉及高韧石墨材料的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及一种石墨材料，尤其涉及一种高韧石墨材料及其制备方法和应用。

背景技术

石墨具有高导热、传热快、受热均匀、节约燃料，因此采用石墨制成的烤盘，锅等加热快，而且烧制的食物受热均匀，从里往外熟，加热时间短，不仅味道纯正，而且能锁住食物本来的养分。此外石墨还具有化学稳定性和抗侵蚀能力，以及健康环保，无放射性污染，耐高温等特点。因此，特别适合制备一些列炊具，比如饭煲、压力锅内胆，烤盘面板，炒锅等等。

而石墨制成品具有塑形韧性差，抗弯曲强度低等缺点，导致了石墨制品在使用过程中易造成摔碎、磕伤等致命性伤害，其使用寿命显著的缩短，限制了石墨锅具或炊具向高端的电饭煲、电压力锅、煎烤机等的应用；因此，提高增强石墨锅具或炊具的强韧性显得尤为迫切，而一般处理方法为沥青粘结剂高温石墨化法，该工艺生产周期长，能耗高，污染严重，且获得石墨材料性能提高并不明显。本发明通过粉末冶金工艺原位内生碳化硅颗粒增强石墨基复合材料来增加其强韧性，很好的弥补了石墨锅具或炊具强度较低、不耐冲击等缺点与不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高韧石墨材料，具有塑形韧性好，抗弯曲强度高等优点。本发明所要解决的另一技术问题是提供该高韧石墨材料的制备方法，本发明所要解决的第三个技术问题为该高韧石墨材料的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高韧石墨材料，包括如下质量百分比的组分：

石墨粉40％～60％、硅粉20％～35％、氧化铝5％～8％或氧化钛5％～8％，烧结助剂5％～10％，粘接剂15％～25％。

本发明的有益效果是：本发明通过内生SiC颗粒增强石墨基复合材料，利用颗粒的强硬性，以及内生颗粒与基体的良好结合力，达到弥散增强基体的效果，从而提高石墨材料的强硬性和韧性等。该发明所得的石墨材料具有优异的抗弯曲效果，抗弯强度达到150～180MPa以上，是常温压制烧结工艺制备的石墨锅具或炊具的2倍以上。显著提高了石墨锅具或炊具的耐冲击和抗摔性能等，同时还可保证石墨锅具或炊具受热均匀，健康环保，烧制食物口感好等特点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述烧结助剂包括CaO、MgO和MnO中的一种或多种。

采用上述进一步方案的有益效果是CaO、MgO和MnO分别具有提高其锅体强度的特点，在高温烧结反应的过程中，以高强的硬质粒子存在于锅体中，具有提高锅体致密性和强度的效果。

进一步，所述粘接剂为有机粘接剂或无机粘接剂。

进一步，所述有机粘接剂包括聚乙烯醇、酚醛树脂、煤沥青中的一种或多种。

采用上述进一步方案的有益效果是乙烯醇、酚醛树脂、煤沥青分别具有提高锅体压制成型稳定性的特点，在锅体高温烧结反应的过程中，还具有易挥发的效果。

进一步，所述无机粘合剂为耐高温粘接剂耐高温粘接剂。

采用上述进一步方案的有益效果是耐高温粘接剂分别具有提高锅体压制成型稳定性的特点，在锅体高温烧结反应的过程中，还具有提高锅体强度的效果。