一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极制造技术

本发明专利技术公开了一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯2‑6%、碳化硅5‑10%、高岭土40‑50%、二氧化钛10‑20%、氧化钙20‑30%。本发明专利技术石墨电极基体表面采用高岭土负载石墨烯、碳化硅、二氧化钛、氧化钙等构成表面抗氧化层，使得石墨电极在高温环境下，空气对于石墨电极的氧化失效得到缓解，石墨电极的氧化失重量减少，稳定性提高。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极
本专利技术涉及一种石墨电极，特别涉及一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，属于新型材料

技术介绍
石墨电极是指以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为人造石墨电极(简称石墨电极)，以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。石墨电极作为冶炼各种合金钢铁冶炼，其不足之处在于高温抗氧化能力差，在冶炼熔炉的高温环境下，石墨电极非常容易氧化。在炼钢过程中，熔炉温度非常高，结合熔炉内吹氧，空气中氧气浓度较高，使得石墨电极的氧化问题更加严重。石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合，构成共价分子。石墨剥离以后得到单层分子结构的成分为石墨烯，石墨烯目前是世上最薄，最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，同时也是世界上电阻率最小的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中石墨电极使用过程中容易氧化，导致结构失稳，存在断裂落入熔炼合金液的问题，提供一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯2-6％、碳化硅5-10％、高岭土40-50％、二氧化钛10-20％、氧化钙20-30％。本专利技术石墨电极基体表面采用高岭土负载石墨烯、碳化硅、二氧化钛、氧化钙等构成表面抗氧化层，使得石墨电极在高温环境下，空气对于石墨电极的氧化失效得到缓解，石墨电极的氧化失重量减少，稳定性提高。进一步，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3-6％、碳化硅6-10％、高岭土40-50％、二氧化钛10-15％、氧化钙20-30％。进一步，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3-6％、碳化硅7-10％、高岭土45-50％、二氧化钛10-15％、氧化钙20-28％。进一步，所述抗氧化层厚度为10-20μm。抗氧化层厚度达到充分隔绝空气的作用，防止空气对于石墨电极基体的腐蚀破坏。优选地，所述抗氧化层厚度10-15μm。本专利技术的另一目的是提供一种上述表面抗氧化增强的石墨电极制备方法，更好的控制抗氧化层的品质，改善石墨电极抗氧化性能，发挥出最佳的抗氧化功效增强作用。一种制备上述石墨电极的方法，包括以下步骤：(1)取石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙，球磨12-48h，采用乙醇作为球磨介质，球料比3-5：1。(2)球磨完成后，倒出料液，用乙醇洗涤磨球，将合并料液配制成固含量10-25％的浆料，然将此浆料涂覆于石墨电极表面，450-650℃干燥，得到表面抗氧化增强的石墨电极。本专利技术将氧化层石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙等原料在乙醇介质中进行球磨，使得物料尽可能被磨粉细腻，最后料液用乙醇配制成分较低浓度的浆料涂覆于石墨电极的表面，形成非常薄的一层保护层，经干燥转化为附着性良好的抗氧化层，具有良好的空气隔绝性能，发挥出最佳高温抗氧化性能。进一步，步骤1配制的浆料在涂覆之前，经过超声处理10-30min。进一步，步骤2，干燥温度550-650℃。优选地，干燥温度580-630℃。优选干燥过程温度达到580℃以上，使得氧化钙吸收的水分被完全分解释放，达到预期抗氧化层功效作用。进一步，步骤2，干燥时间10-60min。优选地，干燥时间20-40min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术石墨电极基体表面通过含有石墨烯的抗氧化层，增强石墨电极抗氧化性能，降低石墨电极氧化失重，提升了石墨电极稳定性状态。2、本专利技术石墨电极表面的抗氧化层采用石墨烯、碳化硅、二氧化钛、氧化钙等作为阻隔材料，以高岭土作为基本载体粘合剂，控制实现多组分的相互复合。多种抗氧化组分协同性好，综合抗氧化性能突出。3、本专利技术石墨电极表面的抗氧化层结构稳定，不易脱落，储存运输稳定性好，石墨电极在应用中表面抗氧化层无缺陷，抗氧化层性质更加稳定可靠。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。<实施例1>一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯5％、碳化硅10％、高岭土45％、二氧化钛15％、氧化钙25％。<实施例2>一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，抗氧化层厚度为20μm，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯6％、碳化硅10％、高岭土49％、二氧化钛15％、氧化钙20％。制备方法如下：(1)取石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙，球磨24h，采用乙醇作为球磨介质，球料比5：1。(2)球磨完成后，倒出料液，用乙醇洗涤磨球，将合并料液配制成固含量25％的浆料，然将此浆料涂覆于石墨电极表面，500℃干燥40min，得到表面抗氧化增强的石墨电极。<实施例3>一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，抗氧化层厚度为10μm，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3％、碳化硅7％、高岭土50％、二氧化钛15％、氧化钙25％。制备方法如下：(1)取石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙，球磨18h，采用乙醇作为球磨介质，球料比3：1。(2)球磨完成后，倒出料液，用乙醇洗涤磨球，将合并料液配制成固含量25％的浆料，然将此浆料涂覆于石墨电极表面，500℃干燥30min，得到表面抗氧化增强的石墨电极。<实施例4>一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，抗氧化层厚度为12μm，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3％、碳化硅7％、高岭土50％、二氧化钛15％、氧化钙25％。制备方法如下：(1)取石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙，球磨18h，采用乙醇作为球磨介质，球料比3：1。(2)球磨完成后，倒出料液，用乙醇洗涤磨球，将合并料液配制成固含量15％的浆料，然将此浆料涂覆于石墨电极表面，550℃干燥25min，得到表面抗氧化增强的石墨电极。<实施例5>一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，抗氧化层厚度为10μm，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3％、碳化硅7％、高岭土50％、二氧化钛15％、氧化钙25％。制备方法如下：(1)取石墨烯、碳化硅、高岭土、二氧化钛、氧化钙，球磨18h，采用乙醇作为球磨介质，球料比3：1。(2)球磨完成后，倒出料液，用乙醇洗涤磨球，将合并料液配制成固含量15％的浆料。将浆料超声处理10min，然将此浆料涂覆于石墨电极表面，585℃干燥25min，得到表面抗氧化增强的石墨电极。<实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯2‑6%、碳化硅5‑10%、高岭土40‑50%、二氧化钛10‑20%、氧化钙20‑30%。

【技术特征摘要】
1.一种纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，包括石墨电极基体，在基体表面包裹有抗氧化层，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯2-6%、碳化硅5-10%、高岭土40-50%、二氧化钛10-20%、氧化钙20-30%。2.如权利要求1所述纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3-6%、碳化硅6-10%、高岭土40-50%、二氧化钛10-15%、氧化钙20-30%。3.如权利要求2所述纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，所述抗氧化层包含重量百分比的以下成分：石墨烯3-6%、碳化硅7-10%、高岭土45-50%、二氧化钛10-15%、氧化钙20-28%。4.如权利要求1所述纳米石墨烯增强抗氧化性的石墨电极，其特征在于，所述抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧，张羽，
申请(专利权)人：四川力智久创知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51