[发明专利]抗氧化涂层和含有抗氧化涂层的石墨模具及其制备方法

权利要求书

1.一种抗氧化石墨模具，其特征在于：该抗氧化石墨模具包括石墨基体、包覆在石墨基体表面的类金刚石层、包覆在类金刚石层表面的氮化硅层、以及包覆在氮化硅层表面的金属氧化物层；其中，氮化硅层同时渗入至类金刚石涂层内和金属氧化物层内形成分子级链接；

该抗氧化石墨模具通过以下方法制备获得：

1)对石墨基体进行预处理；

2)在经过预处理后的石墨基体表面依次溅镀类金刚石层、金属硅层以及金属氧化物层，得到表面具有预镀层的石墨模具；

3)将表面具有预镀层的石墨模具放入高温炉中，然后在1300～1700℃温度下通入氮气热处理1～10h，热处理完成后，将热处理后的石墨模具冷却到室温，再对石墨模具表面进行抛光处理，得到抗氧化石墨模具；

所述金属氧化物层选自氧化铝层、氧化锆层、氧化钛层、氧化镍层中的一种或多种；所述类金刚石层厚度为30-300nm，所述氮化硅层厚度为500-2000nm，所述金属氧化物层的厚度为500-2000nm。

2.根据权利要求1所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：所述类金刚石层厚度为50-200nm；和/或

所述氮化硅层厚度为800-1500nm；和/或

所述金属氧化物层厚度为800-1500nm。

3.根据权利要求1所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：所述类金刚石层厚度为80-120nm；和/或

所述氮化硅层厚度为1000-1200nm；和/或

所述金属氧化物层厚度为1000-1200nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：所述步骤1)具体为：采用乙醇或蒸馏水浸泡待处理的石墨模具，并超声波清洗0.5～3h，获得预处理后的石墨模具；和/或

所述步骤2)具体为：将预处理后的石墨模具放入真空溅镀室，采用石墨靶材溅镀一层类金刚石层，然后再采用硅靶在类金刚石层表面溅镀一层金属硅层，最后再在金属硅层表面溅镀一层金属氧化物，得到表面具有预镀层的石墨模具。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：氮化硅层渗入至类金刚石涂层内的厚度为5-100nm；和/或

氮化硅层渗入至金属氧化物层内的厚度为20-300nm。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：氮化硅层渗入至类金刚石涂层内的厚度为10-50nm；和/或

氮化硅层渗入至金属氧化物层内的厚度为50-100nm。

7.一种抗氧化石墨模具，其特征在于：该抗氧化石墨模具包括石墨基体、包覆在石墨基体表面的类金刚石层、包覆在类金刚石层表面的氮化硅层、以及包覆在氮化硅层表面的复合涂层；其中，氮化硅层同时渗入至类金刚石涂层内和复合涂层内形成分子级链接；

该抗氧化石墨模具通过以下方法制备获得：

1)对石墨基体进行预处理；

2)先将硅溶胶、铝盐、锆盐、粘结剂、溶剂混合搅拌，得到复合涂料；然后在经过预处理后的石墨基体表面依次溅镀类金刚石层、金属硅层并涂敷复合涂料，得到表面具有涂层的石墨模具；

3)将表面具有涂层的石墨模具放入高温炉中，然后在1300～1700℃温度下通入氮气热处理1～10h，热处理完成后，将热处理后的石墨模具冷却到室温，再对石墨模具表面进行抛光处理，得到抗氧化石墨模具

所述复合涂层由硅溶胶、铝盐、锆盐、粘结剂、溶剂混合制备得到；硅溶胶、铝盐、锆盐、粘结剂、溶剂的重量比为20～50:20～50:5～10:2～5:50～100；所述类金刚石层厚度为30-300nm，所述氮化硅层厚度为500-2000nm，所述复合涂层厚度为500-2000nm。

8.根据权利要求7所述的抗氧化石墨模具，其特征在于：所述类金刚石层厚度为50-200nm；和/或

所述氮化硅层厚度为800-1500nm；和/或

所述复合涂层厚度为800-1500nm。