一种耐腐蚀复合材料及其制备方法及应用与流程

本发明涉及复合材料制备，具体涉及一种耐腐蚀复合材料及其制备方法及应用。

背景技术：

1、在新能源电池材料生产过程中，正极材料通常需要在高温条件下进行固相反应或烧结处理，以获得稳定的晶体结构和良好的电化学性能；在该过程中，原料往往会释放出多种挥发性气体，例如含硫气体（so2）、含磷挥发物（p2o5、磷酸蒸汽等）以及碱性挥发物（nh3、lioh等），这些气体在高温环境下具有较强的腐蚀性，对高温容器材料提出了较高要求。

2、目前用于高温烧结或高温反应环境中的结构材料主要包括莫来石陶瓷材料和石墨材料；莫来石材料因成本低、制备工艺成熟而得到广泛应用，然而，其致密性相对不足，材料内部通常存在微孔和通道，在高温腐蚀性气氛中，酸性或碱性挥发物容易通过这些孔隙渗透进入材料内部，从而引发腐蚀和结构劣化。

3、例如，在三元锂材料制备过程中，前驱体中常含微量硫酸根，在高温条件下分解释放酸性气体，这些气体能够通过莫来石材料的微孔结构渗透并与材料发生反应，从而导致材料表面氧化、硫化及结构劣化。

4、在磷酸铁锂材料制备过程中，磷酸或磷酸盐在高温条件下会释放磷酸蒸汽、偏磷酸或p2o5等挥发性物质，这些腐蚀性介质同样会对多孔陶瓷材料产生侵蚀。此外，在部分工艺中氨水、尿素或lioh等物质释放的碱性挥发物也会加剧材料腐蚀。

5、石墨材料具有优异的导热性、高温稳定性和耐腐蚀性能，因此在高温腐蚀环境中具有良好应用效果，然而石墨材料的原料成本和加工成本较高，在大规模工业应用中经济性较差。

6、因此，现有技术中存在如下问题：莫来石材料成本较低但耐腐蚀性能不足，而石墨材料耐腐蚀性能较好但成本较高，难以兼顾性能与经济性。因此，亟需开发一种兼具高耐腐蚀性能、良好结构稳定性以及较低成本的复合材料。

7、此外，在化工生产及高温气体处理设备中，同样存在含硫气体、酸性蒸汽及碱性挥发物等腐蚀性气体环境，多孔陶瓷材料在此类环境中同样容易发生气体渗透腐蚀，石墨材料又面临成本较高的情况，因此，开发一种既具有高耐腐蚀性能又具有较低成本的复合材料具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐腐蚀复合材料及其制备方法及应用，得到一种兼具高耐腐蚀性能、良好结构稳定性以及较低成本的复合材料。

2、根据本发明提供的一种耐腐蚀复合材料，包括多孔陶瓷基体以及碳相，所述碳相填充于所述多孔陶瓷基体的微孔结构中，所述多孔陶瓷基体外覆盖有连续碳保护层。

3、进一步的，所述多孔陶瓷基体为莫来石、刚玉、氧化锆中的一种或者多种混合。

4、本发明还提供一种如上所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，包括步骤：

5、s1：选取多孔陶瓷基体作为基础材料;

6、s2：将多孔陶瓷基体置于110℃环境下干燥不少于2小时；

7、s3：将步骤s2干燥后的多孔陶瓷基体置于真空浸渍设备中进行抽真空处理后向设备中注入浸渍液进行浸渍处理，使浸渍液进入陶瓷基体孔隙中;

8、s4：将浸渍后的材料进行热处理，升温至140-200℃后保温不少于3小时，升温速率为1-2℃/3min，压力为1.0-1.6mpa;

9、s5：进行渗碳处理，将步骤s5中热处理后的材料升温至350-800℃后保温不少于3小时，升温速率为1-2℃/min，压力为1.0-1.6mpa;

10、s6：将步骤s5中渗碳完成后的材料以1-2℃/min降温至室温。

11、进一步的，上述步骤s3中，真空浸渍设备的真空度≥0.096mpa，浸渍处理时间不少于2小时。

12、进一步的，在步骤s3之后，步骤s4之前，将真空浸渍设备压力提升至1.0-1.6mpa，保持不少于3小时。

13、进一步的，所述浸渍液采用含碳源的高分子材料体系。

14、进一步的，所述高分子材料体系的主要成分采用热固性树脂。

15、进一步的，所述热固性树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂以及环氧树脂中的一种或多种。

16、本发明还提供了上述耐腐蚀复合材料在制备高温容器制品中的应用。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、在多孔陶瓷基体微孔结构内部形成致密碳填充结构，提高材料致密性；

19、2、在材料表面形成连续碳保护层，有效阻止腐蚀性气体渗透；

20、3、在酸性、含磷及碱性挥发物环境中具有优异耐腐蚀性能；

21、4、与石墨材料相比具有明显成本优势。

1.一种耐腐蚀复合材料，其特征在于，包括多孔陶瓷基体以及碳相，所述碳相填充于所述多孔陶瓷基体的微孔结构中，所述多孔陶瓷基体外覆盖有连续碳保护层。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀复合材料，其特征在于，所述多孔陶瓷基体为莫来石、刚玉、氧化锆中的一种或者多种混合。

3.一种如权利要求1-2任一所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤s3中，真空浸渍设备的真空度≥0.096mpa，浸渍处理时间不少于2小时。

5.根据权利要求3所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤s3之后，步骤s4之前，将真空浸渍设备压力提升至1.0-1.6mpa，保持不少于3小时。

6.根据权利要求3所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍液采用含碳源的高分子材料体系。

7.根据权利要求6所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，所述高分子材料体系的主要成分采用热固性树脂。

8.根据权利要求7所述的耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂以及环氧树脂中的一种或多种。

9.根据权利要求1-2任一所述的耐腐蚀复合材料在制备高温容器制品中的应用。