本发明涉及一种制备有较高厚度长期耐1500℃空气氧化的石墨件抗氧化涂层方法。优化条件下涂层厚度为300μm以上；有涂层的石墨件在1500℃空气中氧化86小时，无氧化失重。本领域专业人员知道，碳-碳复合材料表面就是由石墨等物质组成的，因而本发明的方法能延伸用于制备碳-碳复合材料表面抗氧化涂层，只不过是电磁感应加热的温度一般不能超过1800℃，否则碳-碳复合材料结构将被破环。
背景技术：
石墨在高温下强度随温度增加而增加，因而是自然界很少有的具有高温强度的材料，它在冶金、航天航空、核电、军事武器中有广泛的应用。可是，石墨有一个致命弱点，即在高温下特别容易氧化。它在500℃就开始氧化，在1500℃空气中2小时内就可氧化消失，失重达100％。
目前在石墨表面做抗氧化涂层的方法主要有气相沉积法、浸涂法、电泳沉积法、等离子喷涂等热喷涂方法、在高温石墨炉中的包埋法。涂层材料有zrb2-sic、mosi2-sic等复合材料涂层。以往石墨表面抗氧化涂层研究有以下特点：(1)很少有人研究如何增大涂层厚度，而本发明填补了这个空白；(2)过去前人研究较多的是复合涂层，单纯sic涂层多用气相沉积法和包埋法制备，而且包埋法制sic涂层用的都是温度能达2100℃的石墨碳管炉，它是由石墨发热体作为热源，因而是一种靠热传导的外加热方式。而本方明是用电磁感应原理是使石墨件发热，因而不是靠热传导的内加热方式，因而制得的涂层性能和外加热方法制得的有所不同；(3)以往用石墨碳管炉外加热制得的石墨涂层抗氧化性能比较差。为解决以上难题，本发明提供一种制备有较高厚度长期耐1500℃空气氧化的石墨件抗氧化涂层方法。
技术实现要素：
本发明提供一种制备有较高厚度长期耐1500℃空气氧化的石墨件抗氧化涂层方法。本发明包括以下步骤：
1)选取的圆柱形石墨件a的直径和高度尺寸尽可能相等；
2)将重量比为70-90wt％金属硅粉、5-20wt％石墨粉、5-20wt％氧化铝粉充分混匀，得到混合粉末b；
3)取部分步骤2)中混合粉末b铺在一石墨坩埚的内部底层，再将步骤1)中圆柱形石墨件a置于石墨坩埚内的混合粉末b上，再用剩余的混合粉末b将石墨圆柱件a完全盖住，看不见，再在石墨坩埚顶部盖上一石墨盖，防止抽空时混合粉末b被抽走，这样得到有内容物的石墨坩埚c；
4)将步骤3)中石墨坩埚c放入一真空感应炉的感应线圈中央，并用石墨砧包裹石墨坩埚c以保温，砧顶部留有一直径30mm左右的小口以方便红外测温。准备就绪后，密封真空感应炉，并将炉内抽真空，而后通高纯惰性气体至常压附近，然后通电，通过电磁感应原理来加热石墨坩埚c及其内部物质圆柱形石墨件a、硅粉、石墨粉使之由室温加热至1800℃及以上的某一温度点或某一温度段，并在此温度区域保持一定时间，然后断电使炉温自然降低至室温左右，将炉盖打开，取出石墨坩埚c，再从中取出有涂层的圆柱形石墨件a，这样就制得了有抗氧化涂层的圆柱形石墨件a。
进一步地，其特征在于步骤2)中优化的金属硅粉、石墨粉、氧化铝粉的重量百分比分别为80wt％、10wt％、10wt％。
进一步地，其特征在于步骤4)中被加热的石墨坩埚c及其内部物质石墨圆柱件a、硅粉、石墨粉温度区域为1800-2200℃。
进一步地，其特征在于步骤4)中被加热的石墨坩埚c及其内部物质石墨圆柱件a、硅粉、石墨粉在1800-2200℃区域保温时间为0.5小时以上。
进一步地，其特征在于步骤2)中硅粉和石墨粉粒度在50μm以下，氧化铝粉粒度在100μm以下。
进一步地，其特征在于步骤4)中炉子内部先抽真空至500pa左右，再充惰性气体，然后在惰性气体气氛中将石墨坩埚c及其内部物质由室温电磁感应加热到1800℃及以上某一温度。
进一步地，其特征在于步骤4)中所述惰性气体是氩气、氦气、氮气中的一种或几种混合物。
进一步地，其特征在于步骤4)中制得的抗氧化涂层表面主要物相是是碳化硅-siliconcarbide-sic和一氧化硅-siliconmonoxide-sio。
进一步地，其特征在于步骤1)中圆柱形石墨件a的直径和高度尺寸相等时，步骤4)中制得的涂层厚度在300μm以上。
进一步地，其特征在于当步骤1)中圆柱形石墨件a的直径和高度尺寸相等时，步骤4)中制得的有涂层圆柱形石墨件a在1500℃空气中氧化100小时后，无氧化失重，此时涂层表面主要物相是碳化硅siliconcarbide-sic、莫来石-mullite-al6si2o13和二氧化硅-sio2。
和传统的碳材料表面高温抗氧化涂层相比，本发明涂层有以下优点：(1)提供了一种制备较厚抗氧化涂层的方法；(2)制备的较厚涂层抗1500℃空气氧化时间较长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。
实施例1
选取的圆柱形石墨件a的直径和高度分别为50mm和10mm。将重量比为80wt％金属硅粉、10wt％石墨粉、10wt％氧化铝粉充分混匀，得到混合粉末b。取部分粉末b铺在一石墨坩埚的内部底层，再将圆柱形石墨件a置于石墨坩埚内的混合粉末b上，再用剩余的混合粉末b将石墨圆柱件a完全盖住，看不见，再在石墨坩埚顶部盖上一石墨盖，防止抽空时混合粉末b被抽走，这样得到有内容物的石墨坩埚c。将石墨坩埚c放入一真空感应炉的感应线圈中央，并用石墨砧包裹石墨坩埚c以保温，砧顶部留有一直径30mm左右的小口以方便红外测温。准备就绪后，密封真空感应炉，并将炉内抽真空，而后通高纯惰性气体至常压附近，然后通电，通过电磁感应原理来加热石墨坩埚c及其内部物质圆柱形石墨件a、硅粉、石墨粉使之由室温加热至2000℃，并在此温度保持3小时，然后断电使炉温自然降低至室温左右，将炉盖打开，取出石墨坩埚c，再从中取出有涂层的圆柱形石墨件a，这样就制得了有抗氧化涂层的圆柱形石墨件a，经xrd分析发现涂层表面主要物相是是碳化硅-siliconcarbide-sic和一氧化硅-siliconmonoxide-sio。测得涂层平均厚度为175μm。有涂层的圆柱形石墨件a在1500℃空气气氛中氧化100h，失重速率为-7.8×10-5(g/cm2/h)。这说明石墨件没有失重，反而增重了，经xrd分析发现此时涂层表面主要物相是碳化硅siliconcarbide-sic、莫来石-mullite-al6si2o13和二氧化硅-sio2。
实施例2
将实施例1的圆柱形石墨件a的直径和高度分别变为30mm和10mm，其余实验条件同实施例1。制得的涂层平均厚度为279μm。有涂层的圆柱形石墨件a在1500℃空气气氛中氧化失重速率为-6.8×10-5(g/cm2/h)。
实施例3
将实施例1的圆柱形石墨件a的直径和高度分别变为10mm和10mm，其余实验条件同实施例1。制得的涂层平均厚度为836μm。有涂层的圆柱形石墨件a在1500℃空气气氛中氧化失重速率为-25.5×10-5(g/cm2/h)。