[發(fā)明專利]基于氣氛高溫爐熱場(chǎng)系統(tǒng)的炭/炭加熱器的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210192010.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN102718537A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅昆鵬;胡海平;習(xí)剛;劉江平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川思利德復(fù)合材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 成實(shí)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備方法，具體地說(shuō)，是涉及一種基于氣氛高溫爐熱場(chǎng)系統(tǒng)，且表面抗腐蝕性能優(yōu)異以及電阻分布均勻的炭/炭加熱器的制備方法。

背景技術(shù)

目前，在高于1400℃的氣氛高溫電阻爐設(shè)備中，大都采用金屬鉬或者碳材料作為高溫加熱材料。隨著新型碳材料-炭/炭復(fù)合材料的生產(chǎn)成本逐漸降低，性價(jià)比突顯，以及其設(shè)計(jì)輕巧，形狀豐富，持久耐用和易于維護(hù)的特點(diǎn)，已經(jīng)逐步替代了應(yīng)用于加熱材料領(lǐng)域的石墨材料加熱器。然而，炭/炭復(fù)合材料加熱器在使用過(guò)程中存在著一些比較突出的問(wèn)題，例如：由于電阻分布不均勻而發(fā)生電打弧現(xiàn)象導(dǎo)致發(fā)熱體被燒損，大氣流沖刷時(shí)炭/炭復(fù)合材料加熱器表面會(huì)被嚴(yán)重腐蝕。這些問(wèn)題都會(huì)直接影響到炭/炭加熱器的使用壽命。

專利號(hào)為ZL200810236546.1以及專利號(hào)為ZL200810143585.7公開了兩種多晶硅氫化爐用炭/炭發(fā)熱體的制備方法，這兩種方法均是通過(guò)反復(fù)化學(xué)氣相滲透的致密工藝制得密度達(dá)到要求的炭/炭加熱器。然而，由于采用化學(xué)氣相沉積致密工藝處理時(shí)沉積設(shè)備中碳源氣體在其流動(dòng)方向上存有很大的濃度分布差異，導(dǎo)致了該工藝很難保證整體產(chǎn)品的密度均勻性，致使產(chǎn)品的電阻分布均勻性差，從而使得產(chǎn)品在使用過(guò)程中很容易因局部電阻過(guò)高而產(chǎn)生打弧的現(xiàn)象。

專利號(hào)ZL200910022538.1則公開了一種化學(xué)氣相滲透與樹脂浸漬炭化致密的炭/炭加熱器制備方法，提出了兩種致密工藝相結(jié)合的致密方法，加熱器預(yù)制體先執(zhí)行化學(xué)氣相沉積工藝，再進(jìn)行樹脂浸漬炭化增密工藝，但是由于化學(xué)氣相沉積工藝產(chǎn)生的沉積炭基體在預(yù)制體中的分布不均勻性，也影響最終產(chǎn)品的電阻均勻性，仍無(wú)法解決加熱器在使用過(guò)程中的電打弧現(xiàn)象。

因此，如何使炭/炭加熱器在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象，并且使炭/炭加熱器表面能夠具有很好的抗腐蝕性能，從而延長(zhǎng)炭/炭加熱器的使用壽命，便成為一道急需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于氣氛高溫爐熱場(chǎng)系統(tǒng)的炭/炭加熱器的制備方法，主要解決現(xiàn)有的炭/炭加熱器在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象的問(wèn)題。并且利用本發(fā)明制備出的炭/炭加熱器的表面還具有良好的抗腐蝕性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

基于氣氛高溫爐熱場(chǎng)系統(tǒng)的炭/炭加熱器的制備方法，包括以下步驟：

（1）將平紋炭布與短切纖維網(wǎng)胎按照平紋炭布-短切纖維網(wǎng)胎-平紋炭布的疊放方式進(jìn)行鋪層；

（2）將鋪好后的組合物制成炭/炭加熱器預(yù)制體；

（3）采用真空壓力浸漬工藝對(duì)炭/炭加熱器預(yù)制體進(jìn)行處理；

（4）對(duì)浸漬后的炭/炭加熱器預(yù)制體進(jìn)行加壓固化處理；

（5）對(duì)固化后的炭/炭加熱器預(yù)制體進(jìn)行真空炭化處理；

（6）重復(fù)步驟（3）～（5），直到炭/炭加熱器預(yù)制體的密度大于1.0g/cm³；

（7）對(duì)符合密度要求的炭/炭加熱器預(yù)制體在真空條件下進(jìn)行高溫處理；

（8）采用化學(xué)氣相沉積致密工藝對(duì)高溫處理后的炭/炭加熱器預(yù)制體進(jìn)行處理，并使炭/炭加熱器預(yù)制體的密度為1.3g/cm³；

（9）對(duì)符合密度要求的炭/炭加熱器預(yù)制體在真空條件下進(jìn)行高溫處理；

（10）采用化學(xué)氣相涂層工藝對(duì)加工完后的炭/炭加熱器預(yù)制體進(jìn)行表面涂層處理。

為了能夠很好地將炭纖維平紋炭布與短切炭纖維薄網(wǎng)胎鋪好后的組合物制成炭/炭加熱器預(yù)制體，步驟（1）中將6K～48K的平紋炭布與長(zhǎng)度為5～15mm的短切纖維網(wǎng)胎進(jìn)行鋪層，其中，平紋炭布與平紋炭布之間鋪設(shè)1～5層的短切纖維網(wǎng)胎，且平紋炭布與平紋炭布之間的鋪層夾角為0°或90°。

作為優(yōu)選，步驟（2）中采用針刺工藝在鋪好后的組合物的垂直方向上將其制成炭/炭加熱器預(yù)制體，且該炭/炭加熱器預(yù)制體的密度為0.3±0.05g/cm³～0.6±0.05g/cm³，針刺的規(guī)格為25～40針/cm³。

為了保證酚醛樹脂液能夠浸透預(yù)制體，以便提高浸漬效率，同時(shí)也為了確保產(chǎn)品的純度，具體地說(shuō)，步驟（3）包括以下步驟：

（3a）將炭/炭加熱器預(yù)制體放置在裝有酚醛樹脂液的浸漬罐中，并于真空度小于4000Pa的條件下保真空2～4h；

（3b）往浸漬罐內(nèi)充氮?dú)馐蛊錃鈮捍笥?.0MPa，并對(duì)該浸漬罐進(jìn)行保壓，保壓時(shí)長(zhǎng)為4～8h。