含碳澆注料因具有優異的抗侵蝕,抗渣滲透及抗熱震等性能而被人們廣泛關注,但是由于石墨的潤濕性和分散性很差,以及石墨易被氧化等特點而被限制了其應用。
石墨的添加能有效地提高耐火磚的抗侵蝕性能、抗渣滲透性及抗熱震性能。同理,為克服澆注料的上述 缺點,通過往澆注料中添加碳(石墨)使澆注料的性能得到了改善。通常,含碳澆注料中的碳主要是以石墨的形式引入,因為無定形碳的抗氧化性較差。然而由于澆注料在施工過程中需要添加水,而石墨卻不易被水潤濕,導致其在澆注料中的分散性很差,最終引起耐火制品的氣孔率增大和強度降低,使得目前含碳澆注料中石墨的添加量通常不超過5%,這是阻礙含碳澆注料應用和發展的主要原因。另一方面,石墨雖然較無定形碳抗氧化性強,但在使用過程中還是需要添加抗氧化劑。
1:Si和SiC抗氧化劑
Si和SiC抗氧化劑在含碳澆注料中的抗氧化作用機理及硼化物基本相同,一方面氧化后產生SiO蒸汽可有效抑制石墨的氧化,另一方面最終生成的SiO2液相可包裹不被迅速氧化。同時,Si粉與水發生水合作用時,能在Si顆粒表面形成一層SiO2保護膜,組織其進一步與水發生反應,目前Si粉作為抗氧化劑已經較普遍的應用于含碳澆注料中,但是Si和SiC抗氧化劑的添加會降低澆注料的抗侵蝕性能,且在熱力學上來看,也只能在低于1525℃的溫度下使用,添加Si粉后,在澆注料的與未氧化區域中間總存在一個結構疏松的過渡帶,導致澆注料使用壽命的提前終止。
2:AL粉抗氧化劑
AL粉不僅價格低廉,還具有優異的抗氧化效果,是理想含碳耐火磚的抗氧化劑,目前被廣泛地應用于含碳耐火磚中。但它卻不能直接加入到澆注料中,因為其與水接觸后會發生劇烈的水合反應而放出氫氣,因此以通過將AL粉和正硅酸乙酯混合后在水中水解的方法,在AL粉表面制備了SiO2薄膜,可有效地抵抗酸的腐蝕。可考慮應用到含碳澆注料中。