在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法及石墨器件与流程

技术特征：
1.一种在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，包括：将石墨基体置于反应室；以氩气作为载气，携带气态五氯化钽与氢气通入所述反应室中；使所述气态五氯化钽、所述氢气及所述石墨基体表面的碳发生反应，以在所述石墨基体表面形成所述碳化钽涂层。2.根据权利要求1所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述石墨基体的热膨胀系数为4.0～7.5
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‑6/k，密度为1.7～1.9g/cm3，气孔率为5～25％，晶粒尺寸小于20μm；优选地，所述石墨基体的热膨胀系数为4.5～6.5
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‑6/k。3.根据权利要求1或2所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述石墨基体为等静压石墨或者碳纤维增强碳。4.根据权利要求1或2所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述气态五氯化钽由以下步骤提供：将固态五氯化钽在气化室气化，形成所述气态五氯化钽；优选地，所述气化室气化过程中，温度为100～300℃，压力为0.2～200kpa。5.根据权利要求4所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，在以所述氩气为所述载气将所述气态五氯化钽通入所述反应室的过程中，所述气态五氯化钽和所述载气组成的混合气的供气流量为1～4l/min，所述氢气的供气流量为1～3l/min。6.根据权利要求5所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述反应室中所述气态五氯化钽、所述氢气及所述载气的摩尔比为(2～6):(4～6):(3～6)。7.根据权利要求4所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述反应室内的反应温度为1600～2300℃，反应压力为50～120mmhg。8.根据权利要求7所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤s1，将所述石墨基体置于所述反应室，并利用固定支架固定，然后将所述反应室升温至所述反应温度；优选所述升温过程中的升温速率为6～11℃/min，所述升温过程中所述反应室的压力为4～8mmhg；步骤s2，将所述固态五氯化钽装入所述气化室进行气化，形成所述气态五氯化钽；步骤s3，向所述气化室通入所述氢气，利用所述载气将所述气态五氯化钽和所述氢气通入所述反应室并进行反应，以在所述石墨基体表面形成所述碳化钽涂层；优选地，所述反应室内的反应时长为6～10h；步骤s4，待反应结束后，将所述气化室的温度降至20～30℃；可选的步骤s5，更换所述固定支架的位置以暴露其与所述石墨基体的接触处，然后重复至少一次所述步骤s1至所述步骤s4。9.根据权利要求8所述的在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法，其特征在于，在将所述石墨基体置于所述反应室的步骤之前，所述方法还包括对所述石墨基体进行预处理的步骤，所述预处理步骤包括：对所述石墨基体进行表面处理，使其表面粗糙度达到ra1.6～3.2，然后进行焙烧以去除其表面的杂质。10.一种石墨器件，其特征在于，包括石墨基体和位于所述石墨基体表面的碳化钽涂层，其中，所述碳化钽涂层由权利要求1至9中任一项所述的方法制备形成。

技术总结
本发明提供了一种在石墨基材表面制备碳化钽涂层的方法及石墨器件。该制备方法包括：将石墨基体置于反应室；以氩气作为载气，携带气态五氯化钽与氢气通入所述反应室中；使气态五氯化钽、氢气及石墨基体表面的碳发生反应，以在石墨基体表面形成碳化钽涂层。本发明以五氯化钽作为钽源，石墨基体表面上的碳作为碳源，通过二者及氢气反应能够在石墨基体表面原位生成碳化钽涂层。通过该原位生长，这样碳化钽涂层与石墨基体的结合力更大、结合更紧密、不易脱落。与此同时，碳化钽涂层厚度更均匀、结构一致性更佳、致密性更佳。致密性更佳。致密性更佳。


技术研发人员：宋新风 王世杰
受保护的技术使用者：北京钽途新材料科技有限公司
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021/10/26