一种石墨材料表面的抗氧化涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，将石墨基体置于化学气相沉积炉内，先将温度升至950～1000℃，然后再通入由丙烯和氮气组成的混合气体A，进行第一次化学气相沉积，然后再将温度升至1020～1050℃，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，进行第二次化学气相沉积即得抗氧化涂层，所述抗氧化涂层由多孔内层以及致密外层组成，所述多孔内层的厚度为5～15μm，致密外层的厚度为15～35μm，所述抗氧化涂层的厚度为20～50μm，具有较高的机械强度以及优秀的抗氧化性，在系统抽真空条件下使用温度可达2200℃，使用寿命达60～70天(无涂层石墨基体使用寿命为25～30天)。

权利要求

1.一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：将石墨基体置于化学气相沉积炉内，先将温度升至950～1000℃，然后再通入由丙烯和氮气组成的混合气体A，进行第一次化学气相沉积，然后再将温度升至1020～1050℃，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，进行第二次化学气相沉积即得抗氧化涂层；

所述混合气体A中，丙烯的体积分数为20％～35％；所述第一次化学气相沉积的压力为

1.0～1.6kPa；第一次化学气相沉积的时间为20h～50h；

所述混合气体B中，丙烷的体积分数为8％～20％；第二次化学气相沉积的压力为1.2～

2.5kPa；所述第二次化学气相沉积的时间为30h～80h。

2.根据权利要求1所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述第一次化学气相沉积完成后，停止通入混合气体A，仅通入氮气并持续抽真空，并保温1~

3h后，再将温度升至1020～1050℃，然后停止通入氮气，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，进行第二次化学气相沉积。

3.根据权利要求1所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：第二次化学气相沉积完成后，停止通入混合气体B，通入氮气，随炉冷却至300℃以下时，再次充氮气至微正压后，开炉，继续冷却至50℃以下，将产品出炉。

4.根据权利要求1所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述化学气相沉积炉的内腔由分气室与沉积室组成，所述分气室与沉积室由支撑板分隔而成，所述支撑板上均布若干气孔，所述石墨基体通过嵌套装炉的方式置于支撑板上方位于沉积室中，所述石墨基体的正上方覆盖有盖板，所述盖板上设有一圈气孔，所述化学气相沉积炉的底部设置有3个进气口， 3个进气口与位于化学气相沉积炉的分气室中的3个导气罐的进气口相连，任意一个导气罐的底部设置有1个进气口，4 8个出气口，所述导气罐位于支~撑模具内，所述支撑模具由支撑座以及位于支撑座上方的支撑板组成。

5.根据权利要求4所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述盖板的直径≧支撑板的直径，盖板的气孔直径为70‑100 mm，所述支撑板的气孔直径为30‑50mm，任意两个气孔之间的距离为100‑105mm，气孔均匀分布于整个支撑板中。

6.根据权利要求1所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述第一次化学气相沉积时，通入由丙烯和氮气组成的混合气体A，先经3个进气口，进入3个导气罐中，经3个导气罐分气后，再由支撑板的气孔均匀分气进入沉积室中；

所述第二次化学气相沉积时，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，先经3个进气口，进入3个导气罐中，经3个导气罐分气后，再由支撑板的气孔均匀分气进入沉积室中。

7.根据权利要求1‑6任意一项所述的制备方法所制备的一种石墨材料表面的抗氧化涂层。

8.根据权利要求7所述的一种石墨材料表面的抗氧化涂层，其特征在于：所述抗氧化涂层由多孔内层以及致密外层组成，所述多孔内层的厚度为5 15μm，致密外层的厚度为15 35~ ~μm，所述抗氧化涂层的厚度为20～50μm。

说明书

一种石墨材料表面的抗氧化涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于抗氧化涂层制备技术领域，涉及一种石墨材料表面的抗氧化涂层及其制备方法。

背景技术

[0002] 石墨材料因其优异的耐腐蚀性、自润滑性、耐高温性等特点，作为高温工况下使用的坩埚、套管、模具等器件已被广泛应用于冶炼行业。但石墨材料在有氧环境下400℃左右就开始发生氧化，在温度超过750℃后氧化急剧增加，且随温度不断升高其氧化亦不断加剧。在温度超过2000℃的情况下，因环境气氛无法实现完全真空，存在的少量氧气会使石墨材料的晶体结构被破坏，表面结构因氧化腐蚀而疏松甚至层层剥落、变薄，影响石墨器件的正常使用，最终导致石墨容器损坏、报废。石墨器件的使用寿命较短从而导致原料成本居高不下。

[0003] 为延长石墨器件在高温环境下的使用寿命，通常需要在石墨器件的表面涂覆抗氧化涂层，加强其抗氧化性能以减少石墨材料的损耗。因此，如何获得耐高温且致密的抗氧化涂层成为亟需解决的问题。

[0004] 由于金属冶炼领域所使用的石墨容器的使用环境一般为高温低氧分压，温度高达2000～2200℃。此类石墨件目前使用的的石墨抗氧化涂层通常为金属氧化物类涂层和沉积碳或碳化硅涂层等。金属氧化物类涂层一般是由一些高熔点的金属、粘结剂和溶剂混合后涂覆于基体表面进行烧结而形成，该类涂层可适用于较高的温度条件，但因涂层与基体的热膨胀系数不匹配，在反复的升温降温过程中涂层易剥落导致抗氧化性急剧下降，产品使用寿命缩短。且该类涂层包含多种氧化物，可能导致原料污染，这限制了此类涂层在冶炼行业的应用。碳化硅涂层生产工艺复杂，原料成本昂贵且其中一些原料对环境和人体有危害。
因此作为金属冶炼用的石墨件目前主流的抗氧化涂层为沉积碳，其优点为纯度高、抗氧化腐蚀强、电阻率低等。

[0005] 沉积碳涂层的制备是以丙烯、甲烷、丙烷等碳氢化合物作为碳源进行化学气相沉积，在石墨表面形成一层沉积碳包覆层，其主要应用在冶炼行业相关产品，如石墨坩埚、石墨半圆舟、石墨管材等。石墨件使用环境为高温且近似真空条件，温度可达2200℃，但存在的少量氧气随着石墨件使用时间的增加依然会逐渐破坏沉积碳层，进而破坏石墨件结构最终导致石墨件被氧化消耗而报废。在此类石墨表面进行CVD涂层可阻挡氧气对石墨件的氧化消耗同时降低石墨件在反复使用过程中的磨损消耗进而延长使用寿命。目前应用范围较广的为工艺为丙烯体系的单一沉积碳涂层石墨件，沉积碳层的厚度为关键，当涂层厚度较薄时(≤50μm)，石墨件表面形成的碳层密度较低、表面薄弱处可能存在孔隙，使用时抗氧化效果较差，产品寿命为20～35天；当涂层厚度较大时(50～200μm)，随着沉积碳厚度的增加，抗氧化性能提高，使用寿命延长，但生产成本也随之提高，且由于涂层有一定的厚度，可能会在使用过程中因反复升温冷却而导整块剥落，使石墨件裸露，使用寿命缩短。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不同，本发明的目的在于提供一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，所述制备方法采用等温化学气相沉积，采用嵌套装炉模式，产量大、成本低，适用于大批量工业化生产。

[0007] 本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的石墨材料表面的抗氧化涂层。所制备的抗氧化涂层厚度为20～50μm，表面硬度为82～95HD，具有不同密度的双层结构，既获得了致密的抗氧化层也不易剥落，大幅度延长了石墨件的使用寿命。

[0008] 为实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

[0009] 本发明一种石墨材料表面的抗氧化涂层的制备方法，将石墨基体置于化学气相沉积炉内，先将温度升至950～1000℃，然后再通入由丙烯和氮气组成的混合气体A，进行第一次化学气相沉积，然后再将温度升至1020～1050℃，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，进行第二次化学气相沉积即得抗氧化涂层。

[0010] 本发明的制备方法采用两次CVD沉积，第一次沉积时采用丙烯作为碳源前驱体，第二次沉积时采用甲烷和丙烷的混合气体作为碳源前驱体。第一次沉积的目的是快速形成具有一定厚度的沉积碳层(多孔内层)，该碳层作为粘接层与石墨基体结合紧密，其表面存在的孔隙可缓解石墨件使用过程中带来的应力变化，具有良好的化学与机械相容性；第二次沉积的目的是在第一层碳层表面形成致密光滑的碳层(致密外层)作为阻挡层，该碳层填补了多孔内层的孔隙的同时对整个材料实现了严密的包覆，既提高了材料的抗氧化性也提高了其机械强度；两次沉积最终在基体表面形成一种双层的具有密度梯度结构的抗氧化涂层，使材料的抗氧化性大幅提升。

[0011] 在本发明中，第一次沉积与第二次沉积的温度都需要有效控制，若第一次沉积的温度过低，沉积效率低，若温度过高，将导致致密度过高，无法提供理想的孔隙以缓解石墨件使用过程中带来的应力变化，而若第二次温度过低，将导致沉积碳层仍存在孔隙无法对材料实现严密的包覆，若温度过高，将导致涂层结壳剥落。

[0012] 在实际操作过程中，将石墨基体装入等温气相沉积炉内，启动真空泵抽至极限真空度后关闭真空泵及各阀门测试压升率，待压升率测试合格后升温至第一次气相沉积的温度。

[0013] 在本发明中，对石墨基体的结构不受限制，如石墨圆管、石墨舟皿、石墨圆盘、石墨瓦片等都适用于本发明，在实际操作过程中，先将石墨基体表面洁净光滑至无油污。

[0014] 优选的方案，所述混合气体A中，丙烯的体积分数为20％～35％。

[0015] 发明人发现，将丙烯的体积分数控制在上述范围内，能快速沉积获得理想结构的沉积碳层。而若丙烯的体积分数过高，则无法获得理想结构的碳层，体积分数过低，则沉积速度过慢，沉积时间延长，导致生产成本增加。

[0016] 优选的方案，所述第一次化学气相沉积的压力为1.0～1.6kPa。

[0017] 优选的方案，所述第一次化学气相沉积的时间为20h～50h。

[0018] 通过将第一次化学气相沉积的时间控制在上述范围内，使多孔内层的厚度为5～15μm，最终所得抗氧化涂层的性能最优，而若沉积时间过长则导致多孔内层的厚度较大，可能形成较大的封闭的孔洞，同时其开口孔因孔径较大也会导致第二次的沉积碳无法填充而形成封闭孔，产品在使用时因高温下气泡内气体受热膨胀而导致涂层被破坏。

[0019] 优选的方案，所述第一次化学气相沉积完成后，停止通入混合气体A，仅通入氮气并持续抽真空，并保温1～3h后，再将温度升至1020～1050℃，然后停止通入氮气，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，进行第二次化学气相沉积。

[0020] 发明人发现，第一次化学气相沉积完成后，先通入氮气保温一段时间，最终形成的抗氧化涂层的性能最优。

[0021] 优选的方案，所述混合气体B中，丙烷的体积分数为8％～20％。

[0022] 本发明的混合气体B，采用甲烷与丙烷的混合气体，并控制丙烷在上述范围内，最终可形成致密光滑的致密外层，同时，可使分解温度更低，降低成本。当然丙烷的含量需要有效控制，若丙烷含量较少，则甲烷分解效率低，造成气源大量浪费，成本升高，同时碳层达不到理想的厚度；当丙烷含量较多，则形成的碳层结构较差，表面呈不均匀的亮黑色，与基体的结合强度下降，容易剥落。

[0023] 优选的方案，第二次化学气相沉积的压力为1.2～2.5kPa。

[0024] 发明人发现，第二次化学气相沉积的压力也需要有效控制，否则无法获得致密光滑的与内涂层及基体结合紧密的碳层。

[0025] 优选的方案，所述第二次化学气相沉积的时间为30h～80h。

[0026] 通过将第二次化学气相沉积的时间控制在上述范围内，使第二层涂层的厚度为15～35μm，不仅可以填充第一层涂层的孔隙同时具有优秀的抗氧化性和机械强度，使得最终所得抗氧化涂层的性能最优，而若沉积时间过短，则第二层涂层过薄，不能完全覆盖第一层涂层；当沉积时间过长，则因其较大的硬度以及较大的厚度，可能导致第二层涂层在产品使用过程中因反复加热降温而整片剥落。

[0027] 优选的方案，第二次化学气相沉积完成后，停止通入混合气体B，通入氮气，随炉冷却至300℃以下时，再次充氮气至微正压后，开炉，继续冷却至50℃以下，将产品出炉。

[0028] 优选的方案，所述化学气相沉积炉的内腔由分气室与沉积室组成，所述分气室与沉积室由支撑板分隔而成，所述支撑板上均布若干气孔，所述石墨基体通过嵌套装炉的方式置于支撑板上方位于沉积室中，所述石墨基体的正上方覆盖有盖板，所述盖板上设有一圈气孔，所述化学气相沉积炉的底部设置有3个进气口，3个进气口与位于化学气相沉积炉的分气室中的3个导气罐的进气口相连，任意一个导气罐的底部设置有一个进气口，4～8个优选为6个出气口，所述导气罐位于支撑模具内，所述支撑模具由支撑座以及位于支撑座上方的支撑板组成。

[0029] 在本发明中，通过设置分气室，使气体先依次通过导气罐分气，再通过支撑板分气，一方面可以对气流的遮挡可清理碳源气体中所含的杂质：如少量铁锈颗粒、水汽等，使涂层的品质进一步的得到提升，另一方面，可以对碳源气体进行预热，且延长了气源到达反应区的路径，可增加气体的滞留时间，从而实现大体积、异型件的均匀沉积。

[0030] 而在沉积室中，通过嵌套装炉，将小尺寸产品嵌套至大尺寸的产品中，可以使装炉量至少提升至两倍，大幅减低成本。而为了确保嵌套装炉的石墨管材内外径沉积涂层厚度的均匀性，本发明一方面通过导气罐分气，再通过支撑板的合理分气，另外通过在石墨基体的正上方覆盖有盖板，控制气源离开沉积区域的速度，优化石墨管件上端的沉积效率；另外通过盖板遮挡炉盖上方尾气管道口掉落下来的炭黑焦油等防止污染产品。

[0031] 优选的方案，所述盖板的直径≧支撑板的直径，盖板的气孔直径为70‑100mm，[0032] 优选的方案，所述支撑板的气孔直径为30‑50mm，任意两个气孔之间的距离为100‑105mm，气孔均匀分布于整个支撑板中。

[0033] 进一步的优选，所述第一次化学气相沉积时，通入由丙烯和氮气组成的混合气体A，先经3个进气口，进入3个导气罐中，经3个导气罐分气后，再由支撑板的气孔均匀分气进入沉积室中。

[0034] 进一步的优选，所述第二次化学气相沉积时，通入由甲烷和丙烷组成的混合气体B，先经3个进气口，进入3个导气罐中，经3个导气罐分气后，再由支撑板的气孔均匀分气进入沉积室中。

[0035] 本发明还提供上述制备方法所制备的一种石墨材料表面的抗氧化涂层。

[0036] 所述抗氧化涂层由多孔内层以及致密外层组成，所述多孔内层的厚度为5～15μm，致密外层的厚度为15～35μm，所述抗氧化涂层的厚度为20～50μm。

[0037] 原理与优势

[0038] 本发明的制备方法采用两次CVD沉积，第一次沉积时采用丙烯作为碳源前驱体，第二次沉积时采用甲烷和丙烷的混合气体作为碳源前驱体。第一次沉积的目的是快速形成具有一定厚度的沉积碳层(多孔内层)，该碳层作为粘接层与石墨基体结合紧密，其表面存在的孔隙可缓解石墨件使用过程中带来的应力变化，具有良好的化学与机械相容性；第二次沉积的目的是在第一层碳层表面形成致密光滑的碳层(致密外层)作为阻挡层，该碳层填补了多孔内层的孔隙的同时对整个材料实现了严密的包覆，既提高了材料的抗氧化性也提高了其机械强度；两次沉积最终在基体表面形成一种双层的具有密度梯度结构的抗氧化涂层，使材料的抗氧化性大幅提升。

[0039] 而在沉积室中，通过嵌套装炉，将小尺寸产品嵌套至大尺寸的产品中，可以使装炉量至少提升至两倍，大幅减低成本。而为了确保嵌套装炉的石墨管材内外径沉积涂层厚度的均匀性，本发明一方面通过导气罐分气，再通过支撑板分气，另外通过在石墨基体的正上方覆盖有盖板，控制气源离开沉积区域的速度，优化石墨管件上端的沉积效率；另外通过盖板遮挡炉盖上方尾气管道口掉落下来的炭黑焦油等防止污染产品。

[0040] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0041] 1.本发明采用两次CVD连续沉积，其中间不需要出炉重装，且碳源气的变换仅需切换通气管道的阀门打开对应的气路即可，减少了装出炉以及降温升温时间。

[0042] 2.本发明将涂层厚度减少至20～50μm(商业用石墨CVD涂层厚度为70～120μm)，缩短了沉积时间，降低成本。

[0043] 3.本发明设计了两层不同密度和结构的沉积碳涂层，第一层涂层的特点是可快速沉积并形成一定厚度均匀包覆在基体表面，第二层涂层的特点是表面光滑结构致密，硬度较高。该涂层不仅与石墨基体结合较好，同时具有良好的抗氧化性，可阻挡氧气对石墨件的氧化消耗，其较高的硬度可降低石墨件在反复使用过程中的磨损消耗，进而将石墨件使用寿命由25～30天延长至60～70天。

[0044] 4、本发明采用嵌套装炉的方式，同时通过设置分气室合理分气，再与盖板的协同作用下，可以实现大体积、异型件以及嵌套的产品的均匀沉积。

[0045] 下面通过附图结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

附图说明

[0046] 图1实施例1中第一次化学气相沉积所得多孔内层的表面图。

[0047] 图2实施例1中第二次化学气相沉积所得抗氧化涂层的表面图。

[0048] 图3实施例1中第一次化学气相沉积所得多孔内层的金相结构图。

[0049] 图4实施例1中第二次化学气相沉积所得抗氧化涂层的金相结构图。

[0050] 图5本发明产品装炉示意图。

[0051] 图6本发明产品装炉示意图的剖面图，图中1导气罐，2支撑座，3支撑板，4一套嵌套装炉的产品，5盖板，6沉积炉内壁。

[0052] 图7本发明产品装炉示意图的俯视图，图中1嵌套装炉的产品，2化学气相沉积炉底部的进气口。

[0053] 图8分气室中支撑板气孔分布图。

[0054] 图9支撑板气孔分布图。

[0055] 图10盖板气孔分布图，图中，中心4孔为热电偶插孔，其余为均布的一圈气孔。

[0056] 图11导气罐图。

[0057] 图12对比例1所获得的抗氧化涂层的表面图。

[0058] 图13对比例1所获得的含抗氧化涂层的产品经过一次升温降温的表面图。

[0059] 图14对比例1所得抗氧化涂层的金相结构图。

[0060] 图15对比例2所获得的抗氧化涂层的表面图。

具体实施方式

[0061] 本发明技术方案的化学沉积均在化学气相沉积炉(CVD炉)中进行，其中所述化学气相沉积炉的内腔由分气室与沉积室组成，所述分气室与沉积室由支撑板分隔而成，所述支撑板上均布若干气孔，所述石墨基体通过嵌套装炉的方式置于支撑板上方位于沉积室中，所述石墨基体的正上方覆盖有盖板，所述盖板上设有一圈气孔，所述化学气相沉积炉的底部设置有3个进气口，3个进气口与位于化学气相沉积炉的分气室中的3个导气罐的进气口相连，任意一个导气罐的底部设置有一个进气口，4～8个，优选为6个出气口，所述导气罐位于支撑模具内，所述支撑模具由支撑座以及位于支撑座上方的支撑板组成。

[0062] 所述导气罐高度为150mm，支撑座高度为300mm。

[0063] 所述盖板直径为1800mm，出气口数量为16个，直径为80mm。

[0064] 所述支撑板直径为1700mm，气孔直径为40mm，由内到外共计6圈，每个出气口之间的距离控制为100‑105mm，呈均匀分布。

[0065] 实施例1

[0066] 步骤一、将石墨基体装入等温区尺寸为Φ1800mm*2500mm的CVD炉中，石墨基体之间留有15～20mm的装炉间隙，装炉结构图如图5‑7所示。

[0067] 步骤二、压升率测试合格后通电升温至980℃，保温2h后通入丙烯和氮气的混合气。混合气体分三路管道进气，同时通气管出口上方由六孔导气罐进行分气，随后气体在支撑座的限制下到达支撑板，由支撑板的气孔均匀分气。其中，混合气体中丙烯的体积百分含量为25％。

[0068] 步骤三、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为1.2kPa，进行CVD沉积。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为980℃。

[0069] 步骤四、沉积30h后结束第一阶段沉积。保温1h后，将炉侧主控温度调整至1030℃，保温6h。保温结束后开始通气，气源为甲烷和丙烷的混合气。其中，混合气体中丙烷的体积百分含量为12％。

[0070] 步骤五、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为1.5kPa。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为1035℃。

[0071] 步骤六、沉积50h后结束第二阶段沉积。向炉内通入氮气保护，将产品随炉自然冷却。当降温至300℃以下时，再次充氮气至微正压后打开炉后继续冷却至50℃以下再将产品出炉。

[0072] 本实施例制备的涂层在光学显微镜下观察其金相结构如图2所示。涂层厚度为35μm。硬度由邵氏硬度计测试结果为91HD，未涂层石墨测试结果为76HD。

[0073] 在环境温度2200℃，系统抽真空条件下，具有本实施案例制备的抗氧化涂层的石墨关键使用寿命可达70天。

[0074] 实施例2

[0075] 步骤一、将石墨基体装入等温区尺寸为Φ1800mm*2500mm的CVD炉中，石墨基体之间留有15～20mm的装炉间隙，装炉结构图如图5‑7所示。

[0076] 步骤二、压升率测试合格后通电升温至950℃，保温2h后通入丙烯和氮气的混合气。混合气体分三路管道进气，同时通气管出口上方由六孔导气罐进行分气，随后气体在支撑座的限制下到达支撑板，由支撑板的气孔均匀分气。其中，混合气体中丙烯的体积百分含量为20％。

[0077] 步骤三、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为1.0kPa，进行CVD沉积。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为950℃。

[0078] 步骤四、沉积20h后结束第一阶段沉积。保温1h后，将炉侧主控温度调整至1020℃，保温6h。保温结束后开始通气，气源为甲烷和丙烷的混合气。其中，混合气体中丙烷的体积百分含量为8％。

[0079] 步骤五、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为1.2kPa。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为1020℃。

[0080] 步骤六、沉积30h后结束第二阶段沉积。向炉内通入氮气保护，将产品随炉自然冷却。当降温至300℃以下时，再次充氮气至微正压后打开炉后继续冷却至50℃以下再将产品出炉。

[0081] 本实施例制备的涂层厚度为20μm。硬度由邵氏硬度计测试结果为82HD，未涂层石墨测试结果为74HD。

[0082] 在环境温度2200℃，系统抽真空条件下，具有本实施案例制备的抗氧化涂层的石墨关键使用寿命可达60天。

[0083] 实施例3

[0084] 步骤一、将石墨基体装入等温区尺寸为Φ1800mm*2500mm的CVD炉中，石墨基体之间留有15～20mm的装炉间隙，装炉结构图如图3所示。

[0085] 步骤二、压升率测试合格后通电升温至1000℃，保温2h后通入丙烯和氮气的混合气。混合气体分三路管道进气，同时通气管出口上方由六孔导气罐进行分气，随后气体在支撑座的限制下到达支撑板，由支撑板的气孔均匀分气。其中，混合气体中丙烯的体积百分含量为35％。

[0086] 步骤三、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为1.6kPa，进行CVD沉积。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为1000℃。

[0087] 步骤四、沉积50h后结束第一阶段沉积。保温3h后，将炉侧主控温度调整至1050℃，保温6h。保温结束后开始通气，气源为甲烷和丙烷的混合气。其中，混合气体中丙烷的体积百分含量为20％。

[0088] 步骤五、调节真空泵开启数量以及阀门开度，控制炉内压力为2.5kPa。炉内石墨件负载热电偶温度范围控制为1050℃。

[0089] 步骤六、沉积80h后结束第二阶段沉积。向炉内通入氮气保护，将产品随炉自然冷却。当降温至300℃以下时，再次充氮气至微正压后打开炉后继续冷却至50℃以下再将产品出炉。

[0090] 本实施例制备的涂层厚度为50μm。硬度由邵氏硬度计测试结果为95HD，未涂层石墨测试结果为74HD。

[0091] 在环境温度2200℃，系统抽真空条件下，具有本实施案例制备的抗氧化涂层的石墨关键使用寿命可达66天。

[0092] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化(包括碳源气种类的组合、沉积时压力和流量的控制、沉积时间的控制、涂层厚度)，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

[0093] 对比例1

[0094] 本对比例的其他条件与实施例1相同，仅第二次沉积时丙烷的体积百分比为25％，沉积结果发现第二次沉积完成后，产品表面呈现较暗的银黑色，而不是实施例1所示的较亮的银白色，部分产品表面存在涂层剥落的情况，如图12所示。该批选取涂层完整的产品进行使用，发现在使用过程中部分产品在经过一次升温降温的过程后，涂层大面积剥落如图13所示，最终使用寿命仅26天。选取表面连续光滑无明显异常的产品测试金相如图14所示，发现涂层厚度为85～95μm，由于第二层厚度较大，第二次沉积形成的碳层与第一层碳层之间存在断裂的空隙处，这是导致产品在使用过程中经过一次升温降温的过程后涂层大面积剥落的原因。

[0095] 对比例2

[0096] 本对比例2的其他条件与实施例1相同，仅第二次沉积时压力控制为3.5kPa，沉积结果发现第二次沉积完成后，部分产品表面存在大块炭黑的情况，如图14所示。炭黑的存在影响了石墨产品导热、导电的均匀性，同时其表面硬度降低，是沉积过程中不允许生成的物质。