碳(C)是化學(xué)穩(wěn)定性很好的物質(zhì),在常溫和普通環(huán)境下使用,幾乎呈化學(xué)惰性。炭素材料具有很低的熱膨脹系數(shù)和較高的熱導(dǎo)率,在高溫下長期使用不會軟化,幾乎不受酸、堿、鹽類及有機物的侵蝕,是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料。另外,碳對熔渣具有難潤濕性,在使用過程中具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性能。但是,在較高溫度下,C卻很易與氧化性氣體(如O2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使得含碳耐火材料的優(yōu)良性能損失殆盡。因此,為了防止含碳耐火材料的氧化,需對含碳耐火材料進行防氧化處理。常用方法有以下三種:
1、添加劑法
添加劑法的作用原理大致可以分為兩個方面:一方面是從熱力學(xué)角度出發(fā),即在工作溫度下,添加劑或其與C反應(yīng)的生成物與O的親和力比C與O的親和力大,優(yōu)先于C被氧化,從而起到保護C的作用;另一方面是從動力學(xué)的角度來考慮,添加劑與O2、CO或C反應(yīng)生成的化合物能改變材料的顯微結(jié)構(gòu),如增加致密度,堵塞氣孔,阻礙O及反應(yīng)產(chǎn)物的擴散等。 目前,常見的添加劑主要有兩類:金屬或合金 細粉;非金屬細粉。
2、表面浸漬抑制氧化法
表面浸漬法抑制氧化反應(yīng)一般靠隔離C表面活性點或形成玻璃狀覆蓋層來防止O2擴散,或與雜質(zhì)形成穩(wěn)定的鹽,從而失去對C氧化的催化作用。但其一般限用于1000℃以下的氧化防護。
3、涂層法
涂層法與傳統(tǒng)的防氧化方法不同,它需要解決涂層材料與含碳材料的化學(xué)相容性及機械相容性問題。此法是通過使外界O與材料中的C隔離來達到防氧化的目的。
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